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很多朋友在做数据分析时，分析两分钟，跑数两小时？

在使用SQL过程中不仅要关注数据结果，同样要注意SQL语句的执行效率。

本文涉及三部分：

SQL介绍
SQL优化方法
SQL优化实例

一. MySQL的基本架构

（1）MySQL的基础架构图

左边的client可以看成是客户端，客户端有很多，像我们经常你使用的CMD黑窗口，像我们经常用于学习的WorkBench，像企业经常使用的Navicat工具，它们都是一个客户端。右边的这一大堆都可以看成是Server(MySQL的服务端)，我们将Server在细分为sql层和存储引擎层。

当查询出数据以后，会返回给执行器。执行器一方面将结果写到查询缓存里面，当你下次再次查询的时候，就可以直接从查询缓存中获取到数据了。另一方面，直接将结果响应回客户端。

（2）查询数据库的引擎

① show engines;

② show variables like “%storage_engine%”;

（3）指定数据库对象的存储引擎

create table tb(
    id int(4) auto_increment,
    name varchar(5),
    dept varchar(5),
    primary key(id)
) engine=myISAM auto_increment=1 default charset=utf8;

二. SQL优化

（1）为什么需要进行SQL优化？

在进行多表连接查询、子查询等操作的时候，由于你写出的SQL语句欠佳，导致的服务器执行时间太长，我们等待结果的时间太长。基于此，我们需要学习怎么优化SQL。

（2）mysql的编写过程和解析过程

① 编写过程

select dinstinct  ..from  ..join ..on ..where ..group by ..having ..order by ..limit ..

② 解析过程

from .. on.. join ..where ..group by ..having ..select dinstinct ..order by ..limit ..

提供一个网站，详细说明了mysql解析过程：

https://www.cnblogs.com/annsshadow/p/5037667.html

（3）SQL优化—主要就是优化索引

优化SQL，最重要的就是优化SQL索引。

索引相当于字典的目录。利用字典目录查找汉字的过程，就相当于利用SQL索引查找某条记录的过程。有了索引，就可以很方便快捷的定位某条记录。

① 什么是索引？

索引就是帮助MySQL高效获取数据的一种【数据结构】。索引是一种树结构，MySQL中一般用的是【B+树】。

② 索引图示说明(这里用二叉树来帮助我们理解索引)

树形结构的特点是：子元素比父元素小的，放在左侧；子元素比父元素大的，放在右侧。

这个图示只是为了帮我们简单理解索引的，真实的关于【B+树】的说明，我们会在下面进行说明。

索引是怎么查找数据的呢？两个字【指向】，上图中我们给age列指定了一个索引，即类似于右侧的这种树形结构。mysql表中的每一行记录都有一个硬件地址，例如索引中的age=50，指向的就是源表中该行的标识符(“硬件地址”)。

也就是说，树形索引建立了与源表中每行记录硬件地址的映射关系，当你指定了某个索引，这种映射关系也就建成了，这就是为什么我们可以通过索引快速定位源表中记录的原因。

以【select * from student where age=33】查询语句为例。当我们不加索引的时候，会从上到下扫描源表，当扫描到第5行的时候，找到了我们想要找到了元素，一共是查询了5次。

当添加了索引以后，就直接在树形结构中进行查找，33比50小，就从左侧查询到了23，33大于23，就又查询到了右侧，这下找到了33，整个索引结束，一共进行了3次查找。是不是很方便，假如我们此时需要查找age=62，你再想想“添加索引”前后，查找次数的变化情况。

（4）索引的弊端

1.当数据量很大的时候，索引也会很大(当然相比于源表来说，还是相当小的)，也需要存放在内存/硬盘中(通常存放在硬盘中)，占据一定的内存空间/物理空间。

2.索引并不适用于所有情况：a.少量数据；b.频繁进行改动的字段，不适合做索引；c.很少使用的字段，不需要加索引；

3.索引会提高数据查询效率，但是会降低“增、删、改”的效率。当不使用索引的时候，我们进行数据的增删改，只需要操作源表即可，但是当我们添加索引后，不仅需要修改源表，也需要再次修改索引，很麻烦。尽管是这样，添加索引还是很划算的，因为我们大多数使用的就是查询，“查询”对于程序的性能影响是很大的。

(5）索引的优势

1.提高查询效率(降低了IO使用率)。当创建了索引后，查询次数减少了。

2.降低CPU使用率。比如说【…order by age desc】这样一个操作，当不加索引，会把源表加载到内存中做一个排序操作，极大的消耗了资源。但是使用了索引以后，第一索引本身就小一些，第二索引本身就是排好序的，左边数据最小，右边数据最大。

(6）B+树图示说明

MySQL中索引使用的就是B+树结构。

关于B+树的说明：

首先，Btree一般指的都是【B+树】，数据全部存放在叶子节点中。对于上图来说，最下面的第3层，属于叶子节点，真实数据部份都是存放在叶子节点当中的。

那么对于第1、2层中的数据又是干嘛的呢？答：用于分割指针块儿的，比如说小于26的找P1，介于26-30之间的找P2，大于30的找P3。

其次，三层【B+树】可以存放上百万条数据。这么多数据怎么放的呢？增加“节点数”。图中我们只有三个节点。

最后，【B+树】中查询任意数据的次数，都是n次，n表示的是【B+树】的高度。

三. 索引的分类与创建

(1）索引分类

单值索引

唯一索引

复合索引

① 单值索引

利用表中的某一个字段创建单值索引。一张表中往往有多个字段，也就是说每一列其实都可以创建一个索引，这个根据我们实际需求来进行创建。还需要注意的一点就是，一张表可以创建多个“单值索引”。

假如某一张表既有age字段，又有name字段，我们可以分别对age、name创建一个单值索引，这样一张表就有了两个单值索引。

② 唯一索引

也是利用表中的某一个字段创建单值索引，与单值索引不同的是：创建唯一索引的字段中的数据，不能有重复值。像age肯定有很多人的年龄相同，像name肯定有些人是重名的，因此都不适合创建“唯一索引”。像编号id、学号sid，对于每个人都不一样，因此可以用于创建唯一索引。

③ 复合索引

多个列共同构成的索引。比如说我们创建这样一个“复合索引”(name,age)，先利用name进行索引查询，当name相同的时候，我们利用age再进行一次筛选。注意：复合索引的字段并不是非要都用完，当我们利用name字段索引出我们想要的结果以后，就不需要再使用age进行再次筛选了。

(2）创建索引

① 语法

语法：create 索引类型索引名 on 表(字段);

建表语句如下：

查询表结构如下：

② 创建索引的第一种方式

Ⅰ 创建单值索引

create index dept_index on tb(dept);

Ⅱ 创建唯一索引：这里我们假定name字段中的值都是唯一的

create unique index name_index on tb(name);

Ⅲ 创建复合索引

create index dept_name_index on tb(dept,name);

③ 创建索引的第二种方式

先删除之前创建的索引以后，再进行这种创建索引方式的测试；

语法：alter table 表名 add 索引类型索引名(字段)

Ⅰ 创建单值索引

alter table tb add index dept_index(dept);

Ⅱ 创建唯一索引：这里我们假定name字段中的值都是唯一的

alter table tb add unique index name_index(name);

Ⅲ 创建复合索引

alter table tb add index dept_name_index(dept,name);

④ 补充说明

如果某个字段是primary key，那么该字段默认就是主键索引。

主键索引和唯一索引非常相似。相同点：该列中的数据都不能有相同值；不同点：主键索引不能有null值，但是唯一索引可以有null值。

(3）索引删除和索引查询

① 索引删除

语法：drop index 索引名 on 表名;

drop index name_index on tb;

② 索引查询

语法：show index from 表名;

show index from tb;

结果如下：

四. SQL性能问题的探索

人为优化：需要我们使用explain分析SQL的执行计划。该执行计划可以模拟SQL优化器执行SQL语句，可以帮助我们了解到自己编写SQL的好坏。

SQL优化器自动优化：最开始讲述MySQL执行原理的时候，我们已经知道MySQL有一个优化器，当你写了一个SQL语句的时候，SQL优化器如果认为你写的SQL语句不够好，就会自动写一个好一些的等价SQL去执行。

SQL优化器自动优化功能【会干扰】我们的人为优化功能。当我们查看了SQL执行计划以后，如果写的不好，我们会去优化自己的SQL。当我们以为自己优化的很好的时候，最终的执行计划，并不是按照我们优化好的SQL语句来执行的，而是有时候将我们优化好的SQL改变了，去执行。

SQL优化是一种概率问题，有时候系统会按照我们优化好的SQL去执行结果(优化器觉得你写的差不多，就不会动你的SQL)。有时候优化器仍然会修改我们优化好的SQL，然后再去执行。

(1）查看执行计划

语法：explain + SQL语句

eg：explain select * from tb;

(2）“执行计划”中需要知道的几个“关键字”

id ：编号

select_type ：查询类型

table ：表

type ：类型

possible_keys ：预测用到的索引

key ：实际使用的索引

key_len ：实际使用索引的长度

ref ：表之间的引用

rows ：通过索引查询到的数据量

Extra ：额外的信息

建表语句和插入数据：

# 建表语句
create table course
(    
    cid int(3),    
    cname varchar(20),    
    tid int(3)
);
create table teacher
(  
    tid int(3),  
    tname varchar(20),  
    tcid int(3)
);
create table teacherCard
(    
    tcid int(3),  
    tcdesc varchar(200)
);
# 插入数据
insert into course values(1,'java',1);
insert into course values(2,'html',1);
insert into course values(3,'sql',2);
insert into course values(4,'web',3);
insert into teacher values(1,'tz',1);
insert into teacher values(2,'tw',2);
insert into teacher values(3,'tl',3);
insert into teacherCard values(1,'tzdesc') ;
insert into teacherCard values(2,'twdesc') ;
insert into teacherCard values(3,'tldesc') ;

五. explain执行计划常用关键字详解

(1）id关键字的使用说明

① 案例：查询课程编号为2 或教师证编号为3 的老师信息：

# 查看执行计划
explain select t.*
from teacher t,course c,teacherCard tc
where t.tid = c.tid and t.tcid = tc.tcid
and (c.cid = 2 or tc.tcid = 3);

结果如下：

接着，在往teacher表中增加几条数据。

insert into teacher values(4,'ta',4);
insert into teacher values(5,'tb',5);
insert into teacher values(6,'tc',6);

再次查看执行计划。

# 查看执行计划
explain select t.*
from teacher t,course c,teacherCard tc
where t.tid = c.tid and t.tcid = tc.tcid
and (c.cid = 2 or tc.tcid = 3);

结果如下：

表的执行顺序，因表数量改变而改变的原因：笛卡尔积。

a   b   c
2   3   4
最终：2 * 3 * 4  = 6 * 4 = 24
c   b   a
4   3   2
最终：4 * 3 * 2 = 12 * 2 = 24

分析：最终执行的条数，虽然是一致的。但是中间过程，有一张临时表是6，一张临时表是12，很明显6 < 12，对于内存来说，数据量越小越好，因此优化器肯定会选择第一种执行顺序。

结论：id值相同，从上往下顺序执行。表的执行顺序因表数量的改变而改变。

② 案例：查询教授SQL课程的老师的描述(desc)

# 查看执行计划
explain select tc.tcdesc from teacherCard tc  
where tc.tcid =  
(    
    select t.tcid from teacher t  
    where  t.tid =    
    (select c.tid from course c where c.cname = 'sql')
);

结果如下：

结论：id值不同，id值越大越优先查询。这是由于在进行嵌套子查询时，先查内层，再查外层。

③ 针对②做一个简单的修改

# 查看执行计划
explain select t.tname ,tc.tcdesc from teacher t,teacherCard tc  
where t.tcid= tc.tcid
and t.tid = (select c.tid from course c where cname = 'sql') ;

结果如下：

结论：id值有相同，又有不同。id值越大越优先；id值相同，从上往下顺序执行。

(2）select_type关键字的使用说明：查询类型

① simple：简单查询

不包含子查询，不包含union查询。

explain select * from teacher;

结果如下：

② primary：包含子查询的主查询(最外层)

③ subquery：包含子查询的主查询(非最外层)

④ derived：衍生查询(用到了临时表)

a.在from子查询中，只有一张表；

b.在from子查询中，如果table1 union table2，则table1就是derived表；

explain select  cr.cname    
from ( select * from course where tid = 1  union select * from course where tid = 2 ) cr ;

结果如下：

⑤ union：union之后的表称之为union表，如上例

⑥ union result：告诉我们，哪些表之间使用了union查询

(3）type关键字的使用说明：索引类型

system、const只是理想状况，实际上只能优化到index --> range --> ref这个级别。要对type进行优化的前提是，你得创建索引。

① system

源表只有一条数据(实际中，基本不可能)；

衍生表只有一条数据的主查询(偶尔可以达到)。

② const

仅仅能查到一条数据的SQL ,仅针对Primary key或unique索引类型有效。

explain select tid from test01 where tid =1 ;

结果如下：

删除以前的主键索引后，此时我们添加一个其他的普通索引：

create index test01_index on test01(tid) ;
# 再次查看执行计划
explain select tid from test01 where tid =1 ;

结果如下：

③ eq_ref

唯一性索引，对于每个索引键的查询，返回匹配唯一行数据（有且只有1个，不能多、不能0），并且查询结果和数据条数必须一致。

此种情况常见于唯一索引和主键索引。

delete from teacher where tcid >= 4;
alter table teacherCard add constraint pk_tcid primary key(tcid);
alter table teacher add constraint uk_tcid unique index(tcid) ;
explain select t.tcid from teacher t,teacherCard tc where t.tcid = tc.tcid ;

结果如下：

总结：以上SQL，用到的索引是t.tcid，即teacher表中的tcid字段；如果teacher表的数据个数和连接查询的数据个数一致（都是3条数据），则有可能满足eq_ref级别；否则无法满足。条件很苛刻，很难达到。

④ ref

非唯一性索引，对于每个索引键的查询，返回匹配的所有行（可以0，可以1，可以多）

准备数据：

创建索引，并查看执行计划：

# 添加索引
alter table teacher add index index_name (tname) ;
# 查看执行计划
explain select * from teacher     where tname = 'tz';

结果如下：

⑤ range

检索指定范围的行 ,where后面是一个范围查询(between, >, <, >=, in)

in有时候会失效，从而转为无索引时候的ALL

# 添加索引
alter table teacher add index tid_index (tid) ;
# 查看执行计划：以下写了一种等价SQL写法，查看执行计划
explain select t.* from teacher t where t.tid in (1,2) ;
explain select t.* from teacher t where t.tid <3 ;

结果如下：

⑥ index

查询全部索引中的数据(扫描整个索引)

⑦ ALL

查询全部源表中的数据(暴力扫描全表)

注意：cid是索引字段，因此查询索引字段，只需要扫描索引表即可。但是tid不是索引字段，查询非索引字段，需要暴力扫描整个源表，会消耗更多的资源。

(4）possible_keys和key

possible_keys可能用到的索引。是一种预测，不准。了解一下就好。

key指的是实际使用的索引。

# 先给course表的cname字段，添加一个索引
create index cname_index on course(cname);
# 查看执行计划
explain select t.tname ,tc.tcdesc from teacher t,teacherCard tc
where t.tcid= tc.tcid
and t.tid = (select c.tid from course c where cname = 'sql') ;

结果如下：

有一点需要注意的是：如果possible_key/key是NULL，则说明没用索引。

(5）key_len

索引的长度，用于判断复合索引是否被完全使用(a,b,c)。

① 新建一张新表，用于测试

# 创建表
create table test_kl
(  
  name char(20) not null default ''
);
# 添加索引
alter table test_kl add index index_name(name) ;
# 查看执行计划
explain select * from test_kl where name ='' ;

结果如下：

结果分析：因为我没有设置服务端的字符集，因此默认的字符集使用的是latin1，对于latin1一个字符代表一个字节，因此这列的key_len的长度是20，表示使用了name这个索引。

② 给test_kl表，新增name1列，该列没有设置“not null”

结果如下：

结果分析：如果索引字段可以为null，则mysql底层会使用1个字节用于标识。

③ 删除原来的索引name和name1，新增一个复合索引

# 删除原来的索引name和name1
drop index index_name on test_kl ;
drop index index_name1 on test_kl ;
# 增加一个复合索引
create index name_name1_index on test_kl(name,name1);
# 查看执行计划
explain select * from test_kl where name1 = '' ; --121
explain select * from test_kl where name = '' ; --60

结果如下：

结果分析：对于下面这个执行计划，可以看到我们只使用了复合索引的第一个索引字段name，因此key_len是20，这个很清楚。再看上面这个执行计划，我们虽然仅仅在where后面使用了复合索引字段中的name1字段，但是你要使用复合索引的第2个索引字段，会默认使用了复合索引的第1个索引字段name，由于name1可以是null，因此key_len = 20 + 20 + 1 = 41呀！

④ 再次怎加一个name2字段，并为该字段创建一个索引。

不同的是：该字段数据类型是varchar

# 新增一个字段name2，name2可以为null
alter table test_kl add column name2 varchar(20) ;  
# 给name2字段，设置为索引字段
alter table test_kl add index name2_index(name2) ;
# 查看执行计划
explain select * from test_kl where name2 = '' ;

结果如下：

结果分析： key_len = 20 + 1 + 2，这个20 + 1我们知道，这个2又代表什么呢？原来varchar属于可变长度，在mysql底层中，用2个字节标识可变长度。

(6）ref

这里的ref的作用，指明当前表所参照的字段。

注意与type中的ref值区分。在type中，ref只是type类型的一种选项值。

# 给course表的tid字段，添加一个索引
create index tid_index on course(tid);
# 查看执行计划
explain select * from course c,teacher t  
where c.tid = t.tid  
and t.tname = 'tw';

结果如下：

结果分析：有两个索引，c表的c.tid引用的是t表的tid字段，因此可以看到显示结果为【数据库名.t.tid】，t表的t.name引用的是一个常量"tw"，因此可以看到结果显示为const，表示一个常量。

(7）rows(这个目前还是有点疑惑)

被索引优化查询的数据个数 (实际通过索引而查询到的数据个数)

explain select *
from course c,teacher t  
where c.tid = t.tid
and t.tname = 'tz' ;

结果如下：

(8）extra

表示其他的一些说明，也很有用。

① using filesort：针对单索引的情况

当出现了这个词，表示你当前的SQL性能消耗较大。表示进行了一次“额外”的排序。常见于order by语句中。

Ⅰ 什么是“额外”的排序？

为了讲清楚这个，我们首先要知道什么是排序。我们为了给某一个字段进行排序的时候，首先你得先查询到这个字段，然后在将这个字段进行排序。

紧接着，我们查看如下两个SQL语句的执行计划。

# 新建一张表，建表同时创建索引
create table test02
(    
  a1 char(3),    
  a2 char(3),    
  a3 char(3),    
  index idx_a1(a1),  
  index idx_a2(a2),    
  index idx_a3(a3)
);
# 查看执行计划
explain select * from test02 where a1 ='' order by a1 ;
explain select * from test02 where a1 ='' order by a2 ;

结果如下：

结果分析：对于第一个执行计划，where后面我们先查询了a1字段，然后再利用a1做了依次排序，这个很轻松。但是对于第二个执行计划，where后面我们查询了a1字段，然而利用的却是a2字段进行排序，此时myql底层会进行一次查询，进行“额外”的排序。

总结：对于单索引，如果排序和查找是同一个字段，则不会出现using filesort；如果排序和查找不是同一个字段，则会出现using filesort；因此where哪些字段，就order by哪些些字段。

② using filesort：针对复合索引的情况

不能跨列(官方术语：最佳左前缀)

# 删除test02的索引
drop index idx_a1 on test02;
drop index idx_a2 on test02;
drop index idx_a3 on test02;
# 创建一个复合索引
alter table test02 add index idx_a1_a2_a3 (a1,a2,a3) ;
# 查看下面SQL语句的执行计划
explain select *from test02 where a1='' order by a3 ;  --using filesort
explain select *from test02 where a2='' order by a3 ; --using filesort
explain select *from test02 where a1='' order by a2 ;

结果如下：

结果分析：复合索引的顺序是(a1,a2,a3)，可以看到a1在最左边，因此a1就叫做“最佳左前缀”，如果要使用后面的索引字段，必须先使用到这个a1字段。对于explain1，where后面我们使用a1字段，但是后面的排序使用了a3，直接跳过了a2，属于跨列；对于explain2，where后面我们使用了a2字段，直接跳过了a1字段，也属于跨列；对于explain3，where后面我们使用a1字段，后面使用的是a2字段，因此没有出现【using filesort】。

③ using temporary

当出现了这个词，也表示你当前的SQL性能消耗较大。这是由于当前SQL用到了临时表。一般出现在group by中。

explain select a1 from test02 where a1 in ('1','2','3') group by a1 ;
explain select a1 from test02 where a1 in ('1','2','3') group by a2 ; --using temporary

结果如下：

结果分析：当你查询哪个字段，就按照那个字段分组，否则就会出现using temporary。

针对using temporary，我们在看一个例子：

using temporary表示需要额外再使用一张表，一般出现在group by语句中。虽然已经有表了，但是不适用，必须再来一张表。

再次来看mysql的编写过程和解析过程。

Ⅰ 编写过程

select dinstinct  ..from  ..join ..on ..where ..group by ..having ..order by ..limit ..

Ⅱ 解析过程

from .. on.. join ..where ..group by ..having ..select dinstinct ..order by ..limit ..

很显然，where后是group by，然后才是select。基于此，我们再查看如下两个SQL语句的执行计划。

explain select * from test03 where a2=2 and a4=4 group by a2,a4;
explain select * from test03 where a2=2 and a4=4 group by a3;

分析如下：对于第一个执行计划，where后面是a2和a4，接着我们按照a2和a4分组，很明显这两张表已经有了，直接在a2和a4上分组就行了。但是对于第二个执行计划，where后面是a2和a4，接着我们却按照a3分组，很明显我们没有a3这张表，因此有需要再来一张临时表a3。因此就会出现using temporary。

④ using index

当你看到这个关键词，恭喜你，表示你的SQL性能提升了。

using index称之为“索引覆盖”。

当出现了using index，就表示不用读取源表，而只利用索引获取数据，不需要回源表查询。

只要使用到的列，全部出现在索引中，就是索引覆盖。

# 删除test02中的复合索引idx_a1_a2_a3
drop index idx_a1_a2_a3 on test02;
# 重新创建一个复合索引
idx_a1_a2create index idx_a1_a2 on test02(a1,a2);
# 查看执行计划
explain select a1,a3 from test02 where a1='' or a3= '' ;
explain select a1,a2 from test02 where a

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本文来源：http://www.gawzjz.com/qtweb/news7/190557.html

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一. MySQL的基本架构

（1）MySQL的基础架构图

（2）查询数据库的引擎

① show engines;

② show variables like “%storage_engine%”;

（3）指定数据库对象的存储引擎

二. SQL优化

（1）为什么需要进行SQL优化？

（2）mysql的编写过程和解析过程

① 编写过程

② 解析过程

（3）SQL优化—主要就是优化索引

① 什么是索引？

② 索引图示说明(这里用二叉树来帮助我们理解索引)

（4）索引的弊端

(5）索引的优势

(6）B+树图示说明

三. 索引的分类与创建

(1）索引分类

① 单值索引

② 唯一索引

③ 复合索引

(2）创建索引

① 语法

② 创建索引的第一种方式

③ 创建索引的第二种方式

④ 补充说明

(3）索引删除和索引查询

① 索引删除

② 索引查询

四. SQL性能问题的探索

(1）查看执行计划

建表语句和插入数据：

五. explain执行计划常用关键字详解

(1）id关键字的使用说明

① 案例：查询课程编号为2 或 教师证编号为3 的老师信息：

② 案例：查询教授SQL课程的老师的描述(desc)

③ 针对②做一个简单的修改

(2）select_type关键字的使用说明：查询类型

① simple：简单查询

② primary：包含子查询的主查询(最外层)

③ subquery：包含子查询的主查询(非最外层)

④ derived：衍生查询(用到了临时表)

⑤ union：union之后的表称之为union表，如上例

⑥ union result：告诉我们，哪些表之间使用了union查询

(3）type关键字的使用说明：索引类型

① system

② const

③ eq_ref

④ ref

⑤ range

⑥ index

⑦ ALL

(4）possible_keys和key

(5）key_len

① 新建一张新表，用于测试

② 给test_kl表，新增name1列，该列没有设置“not null”

③ 删除原来的索引name和name1，新增一个复合索引

④ 再次怎加一个name2字段，并为该字段创建一个索引。

(6）ref

(7）rows(这个目前还是有点疑惑)

(8）extra

① using filesort：针对单索引的情况

Ⅰ 什么是“额外”的排序？

② using filesort：针对复合索引的情况

③ using temporary

④ using index

① 案例：查询课程编号为2 或教师证编号为3 的老师信息：