教你如何定位及優化SQL語句的性能問題
在現如今的軟件開發中，關系型數據庫是做數據存儲最重要的工具。無論是Oracale還是Mysql，都是需要通過SQL語句來和數據庫進行交互的，這種交互我們通常稱之為CRUD。在CRUD操作中，最最常用的也就是Read操作了。而對于不同的表結構，采用不同的SQL語句，性能上可能千差萬別。本文，就基于MySql數據庫，來介紹一下如何定位SQL語句的性能問題。
對于低性能的SQL語句的定位，最重要也是最有效的方法就是使用執行計劃。
執行計劃
我們知道，不管是哪種數據庫，或者是哪種數據庫引擎，在對一條SQL語句進行執行的過程中都會做很多相關的優化，對于查詢語句，最重要的優化方式就是使用索引。
而執行計劃，就是顯示數據庫引擎對于SQL語句的執行的詳細情況，其中包含了是否使用索引，使用什么索引，使用的索引的相關信息等。
(https://juejin.im/post/5a52386d51882573443c852a)
基本語法
explain select ...
mysql的explain 命令可以用來分析select 語句的運行效果。
除此之外，explain 的extended 擴展能夠在原本explain的基礎上額外的提供一些查詢優化的信息，這些信息可以通過mysql的show warnings命令得到。
- mysql> explain extended select * from account;
- ******** 1. row ***************************
- id: 1
- select_type: SIMPLE
- table: account
- type: ALL
- possible_keys: NULL
- key: NULL
- key_len: NULL
- ref: NULL
- rows: 1
- filtered: 100.00
- Extra:
- 1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
- mysql> show warnings;
- *************1. row ***************************
- Level: Note
- Code: 1003
- Message: select `dbunit`.`account`.`id` AS `id`,`dbunit`.`account`.`name` AS `name` from `dbunit`.`account`
- 1 row in set (0.00 sec)
另外，對于分區表的查詢，需要使用partitions命令。
explain partitions select ...
執行計劃包含的信息
不同版本的Mysql和不同的存儲引擎執行計劃不完全相同，但基本信息都差不多。mysql執行計劃主要包含以下信息:
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id
由一組數字組成。表示一個查詢中各個子查詢的執行順序;
- id相同執行順序由上至下。
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- id不同，id值越大優先級越高，越先被執行。
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- id為null時表示一個結果集，不需要使用它查詢，常出現在包含union等查詢語句中。
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select_type
每個子查詢的查詢類型，一些常見的查詢類型。
| id | select_type | description |
|---|---|---|
| 1 | SIMPLE | 不包含任何子查詢或union等查詢 |
| 2 | PRIMARY | 包含子查詢最外層查詢就顯示為 PRIMARY |
| 3 | SUBQUERY | 在select或 where字句中包含的查詢 |
| 4 | DERIVED | from字句中包含的查詢 |
| 5 | UNION | 出現在union后的查詢語句中 |
| 6 | UNION RESULT | 從UNION中獲取結果集，例如上文的第三個例子 |
table
查詢涉及到的數據表。
如果查詢使用了別名，那么這里顯示的是別名，如果不涉及對數據表的操作，那么這顯示為null，如果顯示為尖括號括起來的
type
訪問類型
- ALL 掃描全表數據
- index 遍歷索引
- range 索引范圍查找
- index_subquery 在子查詢中使用 ref
- unique_subquery 在子查詢中使用 eq_ref
- ref_or_null 對Null進行索引的優化的 ref
- fulltext 使用全文索引
- ref 使用非***索引查找數據
- eq_ref 在join查詢中使用PRIMARY KEYorUNIQUE NOT NULL索引關聯。
- const 使用主鍵或者***索引，且匹配的結果只有一條記錄。
- system const 連接類型的特例，查詢的表為系統表。
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性能從好到差依次為：system，const，eq_ref，ref，fulltext，ref_or_null，unique_subquery，index_subquery，range，index_merge，index，ALL，除了ALL之外，其他的type都可以使用到索引，除了index_merge之外，其他的type只可以用到一個索引。
所以，如果通過執行計劃發現某張表的查詢語句的type顯示為ALL，那就要考慮添加索引，或者更換查詢方式，使用索引進行查詢。
possible_keys
可能使用的索引，注意不一定會使用。查詢涉及到的字段上若存在索引，則該索引將被列出來。當該列為 NULL時就要考慮當前的SQL是否需要優化了。
key
顯示MySQL在查詢中實際使用的索引，若沒有使用索引，顯示為NULL。
TIPS:查詢中若使用了覆蓋索引(覆蓋索引：索引的數據覆蓋了需要查詢的所有數據)，則該索引僅出現在key列表中。
select_type為index_merge時，這里可能出現兩個以上的索引，其他的select_type這里只會出現一個。
key_length
索引長度char()、varchar()索引長度的計算公式：
- (Character Set：utf8mb4=4,utf8=3,gbk=2,latin1=1) * 列長度 + 1(允許null) + 2(變長列)
其他類型索引長度的計算公式:ex:
- CREATE TABLE `student` (
- `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
- `name` varchar(128) NOT NULL DEFAULT '',
- `age` int(11),
- PRIMARY KEY (`id`),
- UNIQUE KEY `idx` (`name`),
- KEY `idx_age` (`age`)
- ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
name 索引長度為： 編碼為utf8mb4,列長為128,不允許為NULL,字段類型為varchar(128)。key_length = 128 * 4 + 0 + 2 = 514;
(https://juejin.im/post/5a52386d51882573443c852a)
age 索引長度：int類型占4位，允許null,索引長度為5。
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ref
表示上述表的連接匹配條件，即哪些列或常量被用于查找索引列上的值
如果是使用的常數等值查詢，這里會顯示const，如果是連接查詢，被驅動表的執行計劃這里會顯示驅動表的關聯字段，如果是條件使用了表達式或者函數，或者條件列發生了內部隱式轉換，這里可能顯示為func
rows
返回估算的結果集數目，注意這并不是一個準確值。
extra
extra的信息非常豐富，常見的有：
- Using index 使用覆蓋索引
- Using where 使用了用where子句來過濾結果集
- Using filesort 使用文件排序，使用非索引列進行排序時出現，非常消耗性能，盡量優化。
- Using temporary 使用了臨時表。
一些SQL優化建議
1、SQL語句不要寫的太復雜。
一個SQL語句要盡量簡單，不要嵌套太多層。
2、使用『臨時表』緩存中間結果。
簡化SQL語句的重要方法就是采用臨時表暫存中間結果，這樣可以避免程序中多次掃描主表，也大大減少了阻塞，提高了并發性能。
3、使用like的時候要注意是否會導致全表掃
有的時候會需要進行一些模糊查詢比如
- select id from table where username like ‘%hollis%’
關鍵詞%hollis%，由于hollis前面用到了“%”，因此該查詢會使用全表掃描，除非必要，否則不要在關鍵詞前加%，
4、盡量避免使用!=或<>操作符
在where語句中使用!=或<>，引擎將放棄使用索引而進行全表掃描。
5、盡量避免使用 or 來連接條件
在 where 子句中使用 or 來連接條件，引擎將放棄使用索引而進行全表掃描。
可以使用
- select id from t where num=10union allselect id from t where num=20
替代
- select id from t where num=10 or num=20
6、盡量避免使用in和not in
在 where 子句中使用 in和not in，引擎將放棄使用索引而進行全表掃描。
可以使用
- select id from t where num between 10 and 20
替代
- select id from t where num in (10,20)
7、可以考慮強制查詢使用索引
- select * from table force index(PRI) limit 2;(強制使用主鍵)
- select * from table force index(hollis_index) limit 2;(強制使用索引"hollis_index")
- select * from table force index(PRI,hollis_index) limit 2;(強制使用索引"PRI和hollis_index")
8、盡量避免使用表達式、函數等操作作為查詢條件
9、盡量避免大事務操作，提高系統并發能力。
10、盡量避免使用游標
11、任何地方都不要使用 select * from t ，用具體的字段列表代替“*”，不要返回用不到的任何字段。
12、盡可能的使用 varchar/nvarchar 代替 char/nchar
13、盡量使用數字型字段，若只含數值信息的字段盡量不要設計為字符型，這會降低查詢和連接的性能，并會增加存儲開銷。
14、索引并不是越多越好，索引固然可以提高相應的 select 的效率，但同時也降低了 insert 及 update 的效率
15、并不是所有索引對查詢都有效，SQL是根據表中數據來進行查詢優化的，當索引列有大量數據重復時，SQL查詢可能不會去利用索引
