MySQL索引3——Explain关键字和索引使用规则（SQL提示、索引失效、最左前缀法则）

目录

Explain关键字 索引性能分析

Id ——select的查询序列号

Select_type——select查询的类型

Table——表名称

Type——select的连接类型

Possible_key ——显示可能应用在这张表的索引

Key——实际用到的索引

Key_len——实际索引使用到的字节数

Ref    ——索引命中的列或常量

Rows——预计select语句要检查的行数

Filtered——返回结果的行数占读取行数的百分比

Extra——显示额外的信息

索引的使用规则

SQL提示

最左前缀法则

索引失效情况

索引的设计原则

Explain关键字 索引性能分析

Explain可以应用于SELECT、DELETE、INSERT、REPLACE、UPDATE语句

通过Explain关键字可以看到SELECT语句的执行计划，即可以查看到MySQL如何处理SELECT语句，通过Explain显示的结果来决定如何优化

具体的作用有

  1. 查看表的读取顺序
  2. 查看此语句可以使用哪些索引
  3. 此语句实际使用了哪些索引
  4. 查看此语句查询了多少行数据

explain语法

在任意的SELECT语句之前加上关键字 Explain或者Desc

EXPLAIN SELECT * FROM 表名;

使用Explain后返回的结果

查询结果的各个字段

Id ——select的查询序列号

表示查询中SQL执行的顺序；id相同时的执行顺序为从上到下；id不同时值越大越先执行

对于单表查询，查询一次一般会产生一个id的一行信息

explain select * from user;

对于多表查，查询一次一般会产生相同id的多行信息

 explain select * from career,user where career.id = user.career_id;

对于子查询，查询一次一般会产生不同id的多行信息

explain select * from user where user.career_id = (select id from career where id=1);

Select_type——select查询的类型

常见的取值有

SIMPLE：简单的select查询类型；查询语句中不包含子查询或UNION

PRIMARY：当查询中包含子查询或UNION时，即外层的查询为此查询类型

SUBQUERY：在SELECT或WHERE中包含了子查询时会被标记为此查询类型

DERIVED：在FROM列表中包含的子查询被标记为此查询类型（MySQL会将此子查询的查询结果作为临时表—派生表）

explain

select * from

 (select origo,count(*) as number from staff1 group by origo) as emp    

 where emp.number > 2; #根据居住地分组，并查询居住地人数大于2的（派生表的别名为emp）

UNION：在UNION中的第二个和随后的SELECT语句被标记为UNION（如果UNION被FROM子句中的子查询包含，则它的第一个SELECT会被标记为DERIVED）

explain

select origo,count(*) as number  from staff2 group by origo

union

select origo,count(*) as number  from staff1 group by origo;

explain

select origo,count(*) as number  from staff2 group by origo

union

select * from (select origo,count(*) as number from staff1 group by origo) as emp  where emp.number > 2;

 UNION RESULT：表示对应UNION的结果（UNION和UNRESULT一般会成对出现）

Table——表名称

显示这一行的数据是关于哪张表的，显示结果可能为表的名称、<derivedX>、<unionX1，X1>等

<derivedX>

当from子句中有子查询时，table列为<derivedX>的格式（x为id值），对应子查询返回的临时表（派生表）

<unionX1，X1>

当存在union时，union result的table列为<unionX1，X1>的格式；X1和X2表示参与union的表的id序号

Type——select的连接类型

select的连接类型是查看索引执行情况的一个重要指标，就是MySQL如何查找数据表中的记录

连接类型的性能由好到差为NULL、system、const、eq_ref、ref、fulltext、ref_or_null、index_merge、unique_subquery、index_subquery、range、index、all

重点关注的是：NULL、system、const、eq_ref、ref、range、index、all

在优化时尽量优化为性能好的（当查询时不查询任何表时才会出现NULL）

主键或唯一索引查询会出现const，使用非唯一性索引查询时会出现ref

一般我们最好保证查询时type达到range、ref级别

All和Index都是读全表，只是Index读的是索引树，All读的是数据表

不同连接类型代表的含义（通过Staff1表来模拟现象）

Fulltext：       当查询使用到全文索引时的连接类型

Ref_or_null： 类似于ref，也是非唯一性索引扫描；不过MySQL还会扫描哪些行包含了NULL

Index_merge： 表示使用了索引合并优化（即一个中使用到了多个索引）

Unique_subquery：类似于eq_ref，唯一性索引扫描；但是使用了IN查询，并且子查询查询字段为主键或唯一索引

Index_subquery：  类似于unique_subquery；不过子查询查询字段为非唯一索引

Null：   查询时不查询任何表（MySQL在优化阶段会分析查询语句，以此来判断是否需要访问表）或者在查询的值在此字段找不到，并且此字段建立了唯一索引

explain select min(id) from staff1; #查看主键的最小id

System：表只有一行记录；是Cost的特殊情况，平时不会出现可忽略

Const： 表示通过索引一次就找到了要查询的记录（一般存在于单表查询时，主键或唯一索引作为查询条件）

explain select * from staff1 where number=2021004;

 Eq_ref： 唯一性索引扫描；对于每个索引键，表中只有一条记录与之匹配；（一般存在于多表查询时，使用主键或唯一索引扫描作为查询条件）

explain select s1.*,a1.* from staff1 s1, account a1 where s1.id = a1.id;

 Ref：      非唯一性索引扫描；返回匹配某个单独值的所有行，可能会找到多个符合条件的行，属于查找和扫描的混合体（用于常规索引、联合索引情况）

explain select * from staff1 where origo='重庆';

Range：范围查询；当给一个字段添加索引之后，使用范围作为此字段的条件进行数据查询时的连接类型（般就是在where语句中出现了between、<、>、in等的查询）

explain select * from staff1 where number>2021001;

Index：index类型值遍历索引树（通过遍历索引树来查找数据，需要查找的字段都已经建立了索引-主键索引、唯一索引、常规索引等）

explain select id,number from staff1;

ALL：将遍历全表已找到匹配的行，没有使用索引

Possible_key ——显示可能应用在这张表的索引

该值为一个或多个

此字段显示的索引不一定会被查询使用到，可能会出现索引失效的问题

当Select语句发现可以使用多个索引的时候，可以通过SQL提示来建议Mysql语句使用指定的索引，可以避免SQL使用了性能比较低的索引（例如如果同时存在唯一索引和常规索引，可以建立SQL使用唯一索引）

Key——实际用到的索引

如果没有使用索引，则为NULL

哪些情况会导致有可用索引但是实际上没有使用到索引呢？

1、对于联合索引来说，没有遵守最左前缀法则

2、范围查询时使用到>或<，会导致范围查询右侧的列索引失效

3、在Where之后的索引列上进行运算操作（包含函数、比较运算符、谓词等）

4、字符串类型字段的值使用时，如果不加引号，存在隐式类型转换，索引将失效

5、当对头部进行模糊匹配时，索引会失效（即Like(%字符)或者Like(_字符)）

6、用or分隔开的条件，如果or前条件中的列有索引，而后面的列中没有索引，那么or前面的索引不会被用到

7、数据分布影响；如果MySQL评估使用索引查询比全表查询更慢，则不使用索引，使用全表查询

如何规避索引失效呢？————具体在索引的优化介绍

1、联合索引遵守最左前缀法则，在创建联合索引时尽量将使用频率高的字段放在最左端

2、在范围查询时尽量使用过>=或者<=来规避范围查询

3、尽量不对索引列进行运算操作

4、在使用属于字符串类型的字段时，需要对其值加上引号

5、尽量使用尾部模糊匹配来代替头部模糊匹配；当对尾部进行模糊匹配时，则索引不会失效（即Like(字符%)或者Like(字符_)）

6、只有当or前后都是用到索引时，索引才会失效

Key_len——实际索引使用到的字节数

表明了在索引中使用的字节数，通过此值可以大致估算出使用了索引中的哪些列

Key_len的计算规则

当字段允许为Null时，比不允许为Null大1个字节

不同的数据类型，占用的字节数时不同的，详情可以参考以下官方文档（介绍的是不允许为空的情况）

MySQL :: MySQL 8.0 Reference Manual :: 11.7 Data Type Storage Requirements

对于字符串数据类型来说，其占用的字节数还跟使用的字符编码有关

GBK               2字节

UTF8             3字节

ISO8859-1     1字节

GB2312         2字节

UTF-16          2字节

Ref    ——索引命中的列或常量

表进行数据查找时使用字段、常量、函数的结果等

常量：           const

空：              NULL

字段：           数据库名.表名.字段名

函数的结果：func（如果要想查看是哪个函数，可以在Explain语句后跟上SHOW WARNING语句）

explain select origo from staff1 where origo='重庆';

explain select * from staff1 where id in (select id from staff1 where id > 2);

Rows——预计select语句要检查的行数

mysql估计要读取并检查的行数；并不是结果的行数

在innoDB引擎中的表中，是一个估计值，不是很准确

Filtered——返回结果的行数占读取行数的百分比

该值越大越好

Extra——显示额外的信息

通过此字段显示的额外信息，也可以进行查询的优化（不同MySQL版本显示的内容可能会有些许差别）

Using Index：查找使用了索引，并且返回所需要的数据在该索引列中就可以找到（无需回表查询）

Using Where：先读取整行数据，再按照Where条件进行查询（符合就留下，不符合则丢弃）

Using Join Buffer：表示查询使用了连接缓冲（多用于多表连接查询）

Using Index Condition：查找使用了索引，但是需要回表查询数据—此种情况一般需要优化（可以使其满足覆盖索引条件来避免回表查询）

Using Temporary：查找使用了临时表（多见于group by语句）--此种情况一般需要优化（优先通过建立索引解决）

Using Filesort：通过表的索引或者全表扫描，读取满足条件的数据行，然后在排序缓冲区sort buffer中完成排序操作，所有不是通过索引直接返回排序结果的排序都叫FileSort排序（多见于order by语句）----此种情况一般需要优化（优先通过建立索引解决）

一般需要将Using Filesort、Using Temporary、Using Index Condition 等优化为Using Index

索引的使用规则

通过遵守索引的使用规则，避免索引失效；并且可以手动选择索引进行索引查询；使得索引的到最大利用

SQL提示

是优化数据库的一个重要手段，就是在SQL语句中加入一些人为的提示来达到优化操作的目的

SQL提示的字段

USE INDEX            建议数据库使用哪个索引（当一列属于多个索引类型式，建议此列使用哪种类型的索引，MySQL可能不会采用此建议）

IGNORE INEDX     告诉数据库不要用哪个索引      

FORCR INDEX       告诉数据库必须使用哪个索引

SQL提示的格式

SELECT 字段列表 FROM 表名 USE INDEX (索引名称) WHERE 判断条件; 

情景模拟

针对上述表，我们为origo、age创建了联合索引，现在我们再针对origo创建一个常规索引

 explain select origo from staff1 where origo='重庆' and age > 18; #此时我们查询此语句走的是联合索引  我们可以通过语句修改使其走单列索引

explain select origo from staff1 use index (as_origo) where origo='重庆' and age > 18;

最左前缀法则

主要针对联合索引，如果索引为联合索引，则要遵守最左前缀法则

最左前缀法则的要求

在使用联合索引进行查询时，查询从联合索引的最左列开始，并且不跳过索引中的列，可以跳过最右边的一列或多列；

在查询时，如果中途跳过了联合索引中的某一列，索引部分失效（此列之后的列索引失效），即无法进行索引查询，只可以进行全文查询

在查询时，如果最左边的列不存在，则不走索引，走全文扫描（即进行联合查询时必须包含最左列）  在查询时不用关心顺序，只要存在就可以了

create index as_origo on staff1(origo,age,name); #创建时由左到右创建，左边一般为查询频率高的

explain select * from staff1 where origo='重庆';

explain select * from staff1 where origo='重庆' and age = 22 ;    #查询时，也是从左到右查询；此时使用了索引

explain select * from staff1 where origo='重庆' and name='老六';   #此时origo使用了索引，name没有使用索引（通过key_len使用索引的字节数判断）

explain select * from staff1 where age = 22 ;   #此时没有使用索引（没有包含origo字段）

索引失效情况

范围查询

在联合索引中，出现范围查询（>或<）时，范围查询右侧的列索引失效

尽量使用过>=或者<=来规避范围查询

运算操作

在索引列上进行运算操作时，索引列将失效；运算包括使用函数、比较运算符、谓词等

字符串数据类型

字符串类型字段使用时，如果不对其值加引号，则存在隐式类型转换，索引将失效

Like字段模糊查询

当对尾部进行模糊匹配时，则索引不会失效（即Like(字符%)或者Like(字符_)）

当对头部进行模糊匹配时，索引会失效（即Like(%字符)或者Like(_字符)）

or连接条件

用or分隔开的条件，如果or前/后的条件中的列有索引，而后/前面的列中没有索引，那么or前/后面的索引不会被用到；

只有当or前后都是用到索引时，索引才会失效

数据分布影响

如果MySQL评估使用索引查询比全表查询更慢，则不使用索引，使用全表查询（一般用于大小判断的时候会出现）

由于B+树是顺序链表，当第一个叶子就符合或者前几个叶子就符合时，后面的叶子就必然也符合；此时MySql就判断使用全表查询更快，就会不适用索引，使用全表查询了

即：当要查询的结果占全表很大的比例时，可能就进行全表查询了

索引的设计原则

  1. 针对数据量较大（100多万数据及以上）、且查询比较频繁的表建立索引（很少查询，没有必要建立索引
  2. 针对于常作为查询条件（Where）、排序（Order By）、分组（Group By）操作的字段建立索引
  3. 尽量区分度高的列作为索引，尽量建立唯一索引；区分度越高，使用索引的效率越高
  4. 如果是字符串类型的字段，字段的长度较长，可以针对字段的特点，建立前缀索引
  5. 尽量使用联合索引，减少单列索引；查询时联合索引很多时候可以覆盖索引，节省存储空间，避免回表，提高查询效率
  6. 控制索引的数量，索引越多，维护索引结构的代价也就越大，会影响增删改的效率
  7. 如果索引列不能存储Null，就在创建表时使用NOT NULL约束此字段；当MySQL优化器知道每列是否包含NULL值时，它可以更好地确定哪个索引最有效地用于查询

总结

1、查询效率不高，首先使用explain分析：

如果发现没有索引，可以创建索引

如果发现是单列索引，要注意是否存在索引失效

如果发现是联合索引，要注意是否遵守最左匹配原则

2、尽可能地使得查询语句扫描更少地行数、表、列

3、如果对字符串创建了索引，尽可能减少字符串的长度（即为较短的字符串建立前缀索引）

4、尽量使得索引查询满足覆盖索引，避免回表查询

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