MySQL中order?by的執行過程是什么

本文小編為大家詳細介紹“MySQL中order by的執行過程是什么”，內容詳細，步驟清晰，細節處理妥當，希望這篇“MySQL中order by的執行過程是什么”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學習新知識吧。

一 、測試數據

測試的這個訂單表my_order的結構是這樣的：

CREATE TABLE `my_order` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `oid` varchar(20) NOT NULL,
  `uid` int(11) NOT NULL,
  `price` decimal(6,2) NOT NULL DEFAULT '0.00',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  KEY `uid` (`uid`) USING BTREE,
  KEY `oid` (`oid`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1000000 DEFAULT CHARSET=utf8;

用戶表my_user數據：

上面的訂單表my_order的uid 與 用戶表my_user的id 關聯。

SQL 語句可以這么寫：

SELECT
	oid,
	price 
FROM
	my_order 
WHERE
	uid = 1 
ORDER BY
	price 
	LIMIT 1000;

上面的SQL語句看上去邏輯很清晰，但是它的執行流程了解么？這篇文章就來學習一下這個語句是怎么執行的，以及有哪些參數會影響執行。

二、 全字段排序

為避免全表掃描，我們需要在 uid 字段加上索引。在 uid 字段加上索引之后，我們用 EXPLAIN 命令來看看這個語句的執行情況。

Extra 這個字段中的“Using filesort”表示的就是需要排序，MySQL 會給每個線程分配一塊內存用于排序，稱為 sort_buffer。為了說明這個 SQL 查詢語句的執行過程，我們先看一下 uid 這個索引的示意圖。

如下圖所示：

通常情況下，這個語句執行流程如下 ：

• 初始化 sort_buffer，確定放入 oid、price、uid 這三個字段；

• 從索引 uid 找到第一個滿足 uid = 1 條件的主鍵 id，也就是圖中的 ID-4；

• 到主鍵 id 索引取出整行，取 oid、price、uid 三個字段的值，存入 sort_buffer 中；

• 從索引 uid 取下一個記錄的主鍵 id；

• 重復步驟 3、4 直到 uid 的值不滿足查詢條件為止；

• 對 sort_buffer 中的數據按照字段 oid 做快速排序；

• 按照排序結果取前 1000 行返回給客戶端。

“按 oid 排序”這個動作，可能在內存中完成，也可能需要使用外部排序，這取決于排序所需的內存和參數 sort_buffer_size。

sort_buffer_size，就是 MySQL 為排序開辟的內存（sort_buffer）的大小。如果要排序的數據量小于 sort_buffer_size，排序就在內存中完成。但如果排序數據量太大，內存放不下，則不得不利用磁盤臨時文件輔助排序。

你可以用下面介紹的方法，來確定一個排序語句是否使用了臨時文件。

/* 打開 optimizer_trace，只對本線程有效 */
SET optimizer_trace = 'enabled=on';
 
/* @a 保存 Innodb_rows_read 的初始值 */
SELECT VARIABLE_VALUE INTO @a FROM PERFORMANCE_SCHEMA.session_status WHERE variable_name='Innodb_rows_read';
 
/* 執行語句 */
SELECT oid,price FROM my_order WHERE uid=1 ORDER BY price LIMIT 1000;
 
/* 查看 OPTIMIZER_TRACE 輸出 */
SELECT * FROM `information_schema`.`OPTIMIZER_TRACE`\G;
 
/* @b 保存 Innodb_rows_read 的當前值 */
SELECT VARIABLE_VALUE INTO @b FROM PERFORMANCE_SCHEMA.session_status WHERE variable_name='Innodb_rows_read';
 
/* 計算 Innodb_rows_read 差值 */
SELECT @b-@a;

這個方法是通過查看 OPTIMIZER_TRACE 的結果來確認的，你可以從number_of_tmp_files 中看到是否使用了臨時文件。

number_of_tmp_files 表示排序過程中使用的臨時文件數。你一定奇怪，我當前測試的需要 0 個文件，表示排序可以直接在內存中完成。如果是 n，則表示內存放不下時，就需要使用外部排序，外部排序一般使用歸并排序算法。可簡單理解，MySQL 將需要排序的數據分成 n 份，每一份單獨排序后存在這些臨時文件中。然后把這 n 個有序文件再合并成一個有序的大文件。

注：當如果sort_buffer_size超過了需要排序的數據量的大小，number_of_tmp_files 就是 0，表示排序可以直接在內存中完成。

接下來，我再和你解釋一下上圖中其他兩個值的意思。

我們的示例表中有 99972 條滿足 uid = 1 的記錄，examined_rows=99972，表示參與排序的行數是 99972 行。

sort_mode 里面是 additional_fields。

• 1、< sort_key, rowid > 對應的是MySQL 4.1之前的"原始排序模式"。表明排序緩沖區元組包含排序鍵值和原始表?的?id，排序后需要使??id進?回表，這種算法也稱為original filesort algorithm(回表排序算法)；

• 2、< sort_key, additional_fields > 對應的是MySQL 4.1以后引入的"修改后排序模式"。排序緩沖區元組包含排序鍵值和查詢所需要的列，排序后直接從緩沖區元組取數據，?需回表，這種算法也稱為modified filesort algorithm(不回表排序)；

• 3、< sort_key, packed_additional_fields > 是MySQL 5.7.3以后引入的進一步優化的"打包數據排序模式"。這類似上?種形式，但是附加的列(如varchar類型)緊密地打包在?起，?不是使?固定長度的編碼。

同時，最后一個查詢語句 select @b-@a 的返回結果是 99973。

那為啥不是上面那個 99972 呢？

這里需要注意的是，為了避免干擾，你可以把 internal_tmp_disk_storage_engine 設置成 MyISAM。否則，select @b-@a 的結果會顯示為 99973。這是因為查詢 OPTIMIZER_TRACE 這個表時，需要用到臨時表，而 internal_tmp_disk_storage_engine 的默認值是 InnoDB。如果使用的是 InnoDB 引擎的話，把數據從臨時表取出來的時候，會讓 Innodb_rows_read 的值加 1。

三、rowid 排序

上面那個算法，只對原表的數據讀了一遍，剩下的操作都是在 sort_buffer 和臨時文件中執行的。但這個算法有一個問題，就是如果查詢要返回的字段很多的話，那么 sort_buffer 里面要放的字段數太多，這樣內存里能夠同時放下的行數很少，要分成很多個臨時文件，排序的性能會很差。所以如果單行很大，這個方法效率不夠好。

如果 MySQL 認為排序的單行長度太大會怎么做呢？

下面來修改一個參數，讓 MySQL 采用另外一種算法。

SET max_length_for_sort_data = 16;

max_length_for_sort_data，是 MySQL 中專門控制用于排序的行數據的長度的一個參數。它的意思是，如果單行的長度超過這個值，MySQL 就認為單行太大，要換一個算法。oid、price這2個字段的定義總長度是 28，我把 max_length_for_sort_data 設置為 16，我們再來看看計算過程有什么改變。新的算法放入 sort_buffer 的字段，只有要排序的列（即 price 字段）和主鍵 id。但這時，排序的結果就因為少了 price 字段的值，不能直接返回了，

整個執行流程就變成如下所示的樣子：

• 初始化 sort_buffer，確定放入兩個字段，即 price 和 id；

• 從索引 uid 找到第一個滿足 uid= 1 條件的主鍵 id；

• 到主鍵 id 索引取出整行，取 price、id 這兩個字段，存入 sort_buffer 中；

• 從索引 uid 取下一個記錄的主鍵 id；

• 重復步驟 3、4 直到不滿足 uid= 1 條件為止；

• 對 sort_buffer 中的數據按照字段 price 進行排序；

• 遍歷排序結果，取前 1000 行，并按照 id 的值回到原表中取出 oid、price 2個字段返回給客戶端。

對比全字段排序流程圖，rowid 排序多訪問了一次表 test 的主鍵索引，就是步驟 7。

說明：最后的“結果集”只是一個邏輯概念，實際上 MySQL 服務端從排序后的 sort_buffer 中依次取出 id，然后到原表查到 oid、price 這2個字段的結果，不需要在服務端再耗費內存存儲結果，是直接返回給客戶端的。

那么根據這個時候執行 select @b-@a，結果會是多少呢？

首先，圖中的 examined_rows 的值還是 99972，表示用于排序的數據是 99972 行。但是 select @b-@a 這個語句的值變成 100973 了。(比上面的 select @b-@a 99973 多了1000行，因為這時候除了排序過程外，在排序完成后，還要根據 id 去原表取值。由于語句是 limit 1000，因此會多讀 1000 行）。

從 OPTIMIZER_TRACE 的結果中，你還能看到另外有個信息也變了。

• sort_mode 變成了 <sort_key, rowid>，表示參與排序的只有 price 和 id 這兩個字段。

四、全字段排序 與 rowid 排序 比較

如果 MySQL 實在是擔心排序內存太小，會影響排序效率，才會采用 rowid 排序算法，這樣排序過程中一次可以排序更多行，但是需要再回到原表去取數據。

如果 MySQL 認為內存足夠大，會優先選擇全字段排序，把需要的字段都放到 sort_buffer 中，這樣排序后就會直接從內存里面返回查詢結果了，不用再回到原表去取數據。這也就體現了 MySQL 的一個設計思想：如果內存夠，就要多利用內存，盡量減少磁盤訪問。對于 InnoDB 表來說，rowid 排序會要求回表多造成磁盤讀，因此不會被優先選擇。

MySQL 做排序是一個成本比較高的操作。是不是所有的 order by 都需要排序操作呢？如果不排序就能得到正確的結果，那對系統的消耗會小很多，語句的執行時間也會變得更短。其實，并不是所有的 order by 語句，都需要排序操作的。從上面分析的執行過程，我們可以看到，MySQL 之所以需要生成臨時表，并且在臨時表上做排序操作，其原因是原來的數據都是無序的。如果能夠保證從 uid 這個索引上取出來的行，天然就是按照 price 遞增排序的話，是不是就可以不用再排序了呢？所以，我們可以在這個市民表上創建一個 uid 和 price 的聯合索引，對應的 SQL 語句是：

ALTER TABLE my_order ADD INDEX un_key (uid,price);

作為與 uid 索引的對比，我們來看看這個索引的示意圖。

在這個索引里面，我們依然可以用樹搜索的方式定位到第一個滿足 uid=1 的記錄，并且額外確保了，接下來按順序取“下一條記錄”的遍歷過程中，只要 uid 的值是 1，price 的值就一定是有序的。

這樣整個查詢過程的流程就變成了：

• 從索引 (uid,price) 找到第一個滿足 city= 1 條件的主鍵 id；

• 到主鍵 id 索引取出整行，取 oid、price 2個字段的值，作為結果集的一部分直接返回；

• 從索引 (uid,price) 取下一個記錄主鍵 id；

• 重復步驟 2、3，直到查到第 1000 條記錄，或者是不滿足 uid=1 條件時循環結束。

這個查詢過程不需要臨時表，也不需要排序。接下來，我們用 EXPLAIN 的結果來印證一下。

從圖中可以看到，Extra 字段中沒有 Using filesort 了，也就是不需要排序了。而且由于 (uid,price) 這個聯合索引本身有序，所以這個查詢也不用把 99972 行全都讀一遍，只要找到滿足條件的前 1000 條記錄就可以退出了。也就是說，在我們這個例子里，只需要掃描 1000 次。同樣看下 select @b-@a;

再稍微復習一下。覆蓋索引是指，索引上的信息足夠滿足查詢請求，不需要再回到主鍵索引上去取數據。Extra 字段里面多了“Using index”，表示的就是使用了覆蓋索引，性能上會快很多。

當然，這里并不是說要為了每個查詢能用上覆蓋索引，就要把語句中涉及的字段都建上聯合索引，畢竟索引還是有維護代價的。這是一個需要權衡的決定。

讀到這里，這篇“MySQL中order by的執行過程是什么”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。