ORDER BY分類

前言

排序是數據庫中的一個基本功能，MySQL也不例外。通過Order by語句即能達到將指定的結果集排序的目的，

其實不僅僅是Order by語句，Group by語句，Distinct語句都會隱含使用排序

在實際業務場景中，一些開發的大牛動不動來個orderby，SQL看起寫的非常溜,而實際業務應用導致GAME OVER......

首先介紹MySQL實現排序的內部原理，并介紹與排序相關的參數，最后結合實際給出幾個"奇怪"排序，來談談排序一致問題

1、排序實現的算法：

對于不能利用索引避免排序的 SQL，數據庫不得不自己排序功能以滿足業務需求，執行計劃中會出現"USING TEMPORARY; USING filesort",

有時候filesore并不意味著就是文件排序也有可能是內存排序，只有由參數sort_buffer_size和結果集大小確定。

MySQL內部排序主要有3種方式：常規排序、優化排序和優先隊列排序，假設表結構如下:

CREATE TABLE `t1` (

  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

  `col1` varchar(64) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL,

  `col2` varchar(64) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL,

  `col3` varchar(64) COLLATE utf8mb4_unicode_ci DEFAULT NULL,

  PRIMARY KEY (`id`),

  KEY `col1` (`col1`,`col2`)

) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci

SELECT col1,col2,col3 FROM t1 WHERE col1="100" ORDER BY col2;

    a.常規排序

(1).從表t1中獲取滿足WHERE條件的記錄

(2).對于每條記錄，將記錄的主鍵+排序鍵(id,col2)取出放入sort buffer

(3).如果sort buffer可以存放所有滿足條件的(id,col2)對，則進行排序；否則sort buffer滿后，進行排序并固化到臨時文件中。(排序算法采用的是快速排序算法)

(4).若排序中產生了臨時文件，需要利用歸并排序算法，保證臨時文件中記錄是有序的

(5).循環執行上述過程，直到所有滿足條件的記錄全部參與排序

(6).掃描排好序的(id,col2)對，并利用id去撈取SELECT需要返回的列(col1,col2,col3)

(7).將獲取的結果集返回

從上述流程來看，是否使用文件排序主要看sort buffer是否能容下需要排序的(id,col2)對，這個buffer的大小由sort_buffer_size參數控制。此外一次排序需要兩次IO，一次是撈(id,col2),第二次是撈(col1,col2,col3)，由于返回的結果集是按col2排序，因此id是亂序的，通過亂序的id去撈(col1,col2,col3)時會產生大量的隨機IO。對于第二次MySQL本身一個優化，

即在撈之前首先將id排序，并放入緩沖區，這個緩存區大小由參數read_rnd_buffer_size控制，然后有序去撈記錄，將隨機IO轉為順序IO

    b.優化排序

常規排序方式除了排序本身，還需要額外兩次IO。優化的排序方式相對于常規排序，減少了第二次IO。主要區別在于，放入sort buffer不是(id,col2),而是(col1,col2,col3)。由于sort buffer中包含了查詢需要的所有字段，因此排序完成后可以直接返回，無需二次撈數據。這種方式的代價在于，同樣大小的sort buffer，能存放的(col1,col2,col3)數目要小于(id,col2)，如果sort buffer不夠大，可能導致需要寫臨時文件，造成額外的IO。當然MySQL提供了參數max_length_for_sort_data，

只有當排序元組小于max_length_for_sort_data時，才能利用優化排序方式，否則只能用常規排序方式

    c.優先隊列排序

為了得到最終的排序結果，無論怎樣，我們都需要將所有滿足條件的記錄進行排序才能返回。那么相對于優化排序方式,

在空間層面做了優化黑盒加入了一種新的排序方式--優先隊列，這種方式采用堆排序實現,堆排序算法特征正好可以解limit M，N 這類排序的問題，雖然仍然需要所有元素參與排序，但是只需要M+N個元組的sort buffer空間即可，對于M，N很小的場景，基本不會因為sort buffer不夠而導致需要臨時文件進行歸并排序的問題。

對于升序，采用大頂堆，最終堆中的元素組成了最小的N個元素，對于降序，采用小頂堆，最終堆中的元素組成了最大的N的元素

2、排序優化與索引使用

為了優化SQL語句的排序性能，最好的情況是避免排序，合理利用索引是一個不錯的方法。

因為索引本身也是有序的，如果在需要排序的字段上面建立了合適的索引，那么就可以跳過排序的過程，提高SQL的查詢速度，\

通過一些典型SQL說明哪些可以利用索引減少排序，哪些不能，

1、select * from t1 order by col1,col2

2、select * from t1 where  col1="100" order by col2

3、select *from t1 col1>"100" order by col1 asc

4、select * from  t1 where col1="100" and col2>"100" order by col2

3、不能利用索引避免排序

通過索引掃描的記錄數超過30%，變全表掃描

聯合索引中，第一索引列使用范圍查詢

聯合索引中，第一查詢條件不是最左索引列

升降序不一致無法使用

排序字段在多個索引中無法使用(一個聯合索引一個單列索引，一條SQL一次只能使用一個索引)

排序字段是單獨的列無法使用索引

4、業務案例，添加合理的索引

    1、業務DDL：

    2、對原SQL執行計劃的查看:

    3、優化后的SQL執行計劃-1

   3、優化后的SQL執行計劃-2

主要對原SQL進行改寫以及添加相應的索引，即可實現SQL優化，運行效率的最優。