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教你如何定位及优化SQL语句的性能问题

SQL数据库开发 2019-07-30
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SQL专栏

SQL数据库基础知识汇总

SQL数据库高级知识汇总

来自:Hollis( :hollischuang)


在现如今的软件开发中,关系型数据库是做数据存储最重要的工具。无论是Oracale还是Mysql,都是需要通过SQL语句来和数据库进行交互的,这种交互我们通常称之为CRUD。在CRUD操作中,最最常用的也就是Read操作了。而对于不同的表结构,采用不同的SQL语句,性能上可能千差万别。本文,就基于MySql数据库,来介绍一下如何定位SQL语句的性能问题。


对于低性能的SQL语句的定位,最重要也是最有效的方法就是使用执行计划。



执行计划

我们知道,不管是哪种数据库,或者是哪种数据库引擎,在对一条SQL语句进行执行的过程中都会做很多相关的优化,对于查询语句,最重要的优化方式就是使用索引。


而执行计划,就是显示数据库引擎对于SQL语句的执行的详细情况,其中包含了是否使用索引,使用什么索引,使用的索引的相关信息等。




基本语法

    explain select ...

    mysql的explain 命令可以用来分析select 语句的运行效果。


    除此之外,explain 的extended 扩展能够在原本explain的基础上额外的提供一些查询优化的信息,这些信息可以通过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)

      (提示:可以左右滑动代码)


      另外,对于分区表的查询,需要使用partitions命令。

        explain partitions select ...


        执行计划包含的信息


        不同版本的Mysql和不同的存储引擎执行计划不完全相同,但基本信息都差不多。mysql执行计划主要包含以下信息:



        id

        由一组数字组成。表示一个查询中各个子查询的执行顺序;

        • id相同执行顺序由上至下。



        • id不同,id值越大优先级越高,越先被执行。



        • id为null
          时表示一个结果集,不需要使用它查询,常出现在包含union
          等查询语句中。



        select_type

        每个子查询的查询类型,一些常见的查询类型。

        idselect_typedescription
        1SIMPLE不包含任何子查询或union等查询
        2PRIMARY包含子查询最外层查询就显示为 PRIMARY
        3SUBQUERYselect
        where
        字句中包含的查询
        4DERIVEDfrom
        字句中包含的查询
        5UNION出现在union
        后的查询语句中
        6UNION RESULT从UNION中获取结果集,例如上文的第三个例子


        table

        查询涉及到的数据表。


        如果查询使用了别名,那么这里显示的是别名,如果不涉及对数据表的操作,那么这显示为null,如果显示为尖括号括起来的就表示这个是临时表,后边的N就是执行计划中的id,表示结果来自于这个查询产生。如果是尖括号括起来的,与类似,也是一个临时表,表示这个结果来自于union查询的id为M,N的结果集。


        type

        访问类型

        • ALL
            扫描全表数据

        • index
          遍历索引

        • range
          索引范围查找

        • index_subquery
          在子查询中使用 ref

        • unique_subquery
          在子查询中使用 eq_ref

        • ref_or_null
          Null
          进行索引的优化的 ref

        • fulltext
          使用全文索引

        • ref
            使用非唯一索引查找数据

        • eq_ref
          join
          查询中使用PRIMARY KEY
          orUNIQUE NOT NULL
          索引关联。

        • const
          使用主键或者唯一索引,且匹配的结果只有一条记录。

        • system const
          连接类型的特例,查询的表为系统表。




        性能从好到差依次为: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只可以用到一个索引。


        所以,如果通过执行计划发现某张表的查询语句的type显示为ALL,那就要考虑添加索引,或者更换查询方式,使用索引进行查询。


        possible_keys

        可能使用的索引,注意不一定会使用。查询涉及到的字段上若存在索引,则该索引将被列出来。当该列为 NULL
        时就要考虑当前的SQL
        是否需要优化了。


        key

        显示MySQL在查询中实际使用的索引,若没有使用索引,显示为NULL。

        TIPS:
        查询中若使用了覆盖索引(覆盖索引:索引的数据覆盖了需要查询的所有数据),则该索引仅出现在key列表中。


        select_type为index_merge时,这里可能出现两个以上的索引,其他的select_type这里只会出现一个。


        key_length

        索引长度char()、varchar()索引长度的计算公式:

          (Character Set:utf8mb4=4,utf8=3,gbk=2,latin1=1) * 列长度 + 1(允许null) + 2(变长列)


          其他类型索引长度的计算公式:

            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 索引长度为:编码为utf8mb4,列长为128,不允许为NULL
            ,字段类型为varchar(128)
            key_length = 128 * 4 + 0 + 2 = 514;



            age 索引长度:int类型占4位,允许null
            ,索引长度为5。



            ref

            表示上述表的连接匹配条件,即哪些列或常量被用于查找索引列上的值


            如果是使用的常数等值查询,这里会显示const,如果是连接查询,被驱动表的执行计划这里会显示驱动表的关联字段,如果是条件使用了表达式或者函数,或者条件列发生了内部隐式转换,这里可能显示为func

            rows

            返回估算的结果集数目,注意这并不是一个准确值。


            extra

            extra
            的信息非常丰富,常见的有: 
            1. Using index 使用覆盖索引
            2. Using where 使用了用where子句来过滤结果集
            3. Using filesort 使用文件排序,使用非索引列进行排序时出现,非常消耗性能,尽量优化。
            4. Using temporary 使用了临时表。



            一些SQL优化建议
            1、SQL语句不要写的太复杂。
            一个SQL语句要尽量简单,不要嵌套太多层。


            2、使用『临时表』缓存中间结果。
            简化SQL语句的重要方法就是采用临时表暂存中间结果,这样可以避免程序中多次扫描主表,也大大减少了阻塞,提高了并发性能。


            3、使用like的时候要注意是否会导致全表扫
            有的时候会需要进行一些模糊查询比如
              select id from table where username like ‘%sql_road%’

              关键词%sql_road%,由于sql_road前面用到了“%”,因此该查询会使用全表扫描,除非必要,否则不要在关键词前加%,


              4、尽量避免使用!=或<>操作符

              在where语句中使用!=或<>,引擎将放弃使用索引而进行全表扫描。


              5、尽量避免使用 or 来连接条件

              在 where 子句中使用 or 来连接条件,引擎将放弃使用索引而进行全表扫描。

                可以用
                select id from t where num=10
                union all
                select id from t where num=20


                替代
                select id from t where num=10 or num=20

                6、尽量避免使用in和not in
                在 where 子句中使用 in和not in,引擎将放弃使用索引而进行全表扫描,可以使用existsnot exists


                7、可以考虑强制查询使用索引

                  select * from table force index(PRI) limit 2;
                  --强制使用主键


                  select * from table force index(hollis_index) limit 2;
                  --强制使用索引"hollis_index"


                  select * from table force index(PRI,hollis_index) limit 2;
                  --强制使用索引"PRI和hollis_index"

                  8、尽量避免使用表达式、函数等操作作为查询条件


                  9、尽量避免大事务操作,提高系统并发能力。


                  10、尽量避免使用游标


                  11、任何地方都不要使用 select * from t ,用具体的字段列表代替“*”,不要返回用不到的任何字段。


                  12、尽可能的使用 varchar/nvarchar 代替 char/nchar


                  13、尽量使用数字型字段,若只含数值信息的字段尽量不要设计为字符型,这会降低查询和连接的性能,并会增加存储开销。


                  14、索引并不是越多越好,索引固然可以提高相应的 select 的效率,但同时也降低了 insert 及 update 的效率


                  15、并不是所有索引对查询都有效,SQL是根据表中数据来进行查询优化的,当索引列有大量数据重复时,SQL查询可能不会去利用索引

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                  最后修改时间:2020-05-08 00:14:02
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