【MySQL 原理分析】之 Explain & Trace 深入分析全模糊查询走索引的原理
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## 一、背景
今天，交流群有一位同学提出了一个问题。看下图：
之后，这位同学确实也发了一个全模糊查询走索引的例子：
到这我们可以发现，这两个sql最大的区别是：一个是查询全字段（select *），而一个只查询主键（select id）。
此时，又有其他同学讲了其他方案：
全文索引这个不用说，那是能让全模糊查询走索引的。但是索引覆盖这个方案，我觉得才是符合背景的：
1、因为提问的背景就是模糊查询字段是普通索引，而普通索引只查询主键就能用上覆盖索引。
2、并且背景中，就是只查询主键（ID）就显示用上索引了。
## 二、数据准备和场景重现
#### 1、准备表和数据：
创建 user 表，给 phone 字段加了个普通索引：
```sql
CREATE TABLE `user` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(255) DEFAULT NULL,
`age` int(11) DEFAULT NULL,
`phone` varchar(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `index_phone` (`phone`) USING BTREE COMMENT 'phone索引'
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=200007 DEFAULT CHARSET=utf8;
```
准备10万条数据意思意思：
```sql
delimiter ;
CREATE DEFINER=`root`@`localhost` PROCEDURE `iniData`()
begin
declare i int;
set i=1;
while(i<=100000)do
insert into user(name,age,phone) values('测试', i, 15627230000+i);
set i=i+1;
end while;
end;;
delimiter ;
call iniData();
```
#### 2、执行 SQL ，查看执行计划：
```sql
explain select * from user where phone like '%156%';
explain select id from user where phone like '%156%';
```
#### 3、执行结果：
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
| ---- | ----------- | ----- | ---------- | ---- | ------------- | ---- | ------- | ---- | ----- | -------- | ----------- |
| 1 | SIMPLE | user | | ALL | | | | | 99927 | 11.11 | Using where |
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
| ---- | ----------- | ----- | ---------- | ----- | ------------- | ----------- | ------- | ---- | ----- | -------- | ------------------------ |
| 1 | SIMPLE | user | | index | | index_phone | 36 | | 99927 | 11.11 | Using where; Using index |
我们可以发现，第二条 SQL 确实是显示用上了 `index_phone` 索引。
但是细心的同学可能会发现：`possible_keys` 竟然为空！有猫腻。。。
> **我这里先说一下 prossible_keys 和 key 的关系：**
>
> 1、`possible_keys` 为可能使用的索引，而 `key` 是实际使用的索引；
>
> 2、正常是： `key` 的索引，必然会包含在 `possible_keys` 中。
还有猫腻一点就是：使用索引和不使用索引读取的行数（rows）竟然是一样的！
## 三、验证和阶段性猜想
上面讲到，`possible_keys` 和 `key` 的关系，那么我们利用正常的走索引来验证一下。
下面的 SQL， 不是全模糊查询，而是右模糊查询，保证是一定走索引的，我们分别看看此时 `possible_keys` 和 `key` 的值：
```sql
explain select id from user where phone like '156%';
```
执行结果：
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
| ---- | ----------- | ----- | ---------- | ----- | ------------- | ----------- | ------- | ---- | ----- | -------- | ------------------------ |
| 1 | SIMPLE | user | | range | index_phone | index_phone | 36 | | 49963 | 100 | Using where; Using index |
这里太明显了：
1、`possible_keys` 里确实包含了 `key` 里的索引。
2、 并且`rows` 瞬间降到 49963，整整降了一倍，并且 `filtered` 也达到了 100。
#### 阶段猜想：
1、首先，`select id from user where phone like '%156%';` 因为**覆盖索引**而用上了索引 `index_phone`。
2、possible_keys 为 null，证明用不上索引的树形查找。很明显，`select id from user where phone like '%156%';` 即使显示走了索引，但是读取行数 **rows** 和 `select * from user where phone like '%156%';` 没有走索引的 **rows** 是一样的。
3、那么，我们可以猜测到，`select id from user where phone like '%156%';` 即使因为覆盖索引而用上了 `index_phone` 索引，但是却没用上树形查找，只是正常顺序遍历了索引树。所以说，其实这两条 SQL 在表字段不多的情况下，查询性能应该差不了多少。
## 四、通过 Trace 分析来验证
#### 我们分别利用 Trace 分析对于这两个 SQL 优化器是如何选择的。
##### 1、查询全字段：
```sql
-- 开启优化器跟踪
set session optimizer_trace='enabled=on';
select * from user where phone like '%156%';
-- 查看优化器追踪
select * from information_schema.optimizer_trace;
```
下面我们只看 TRACE 就行了：
```json
{
"steps": [
{
"join_preparation": {
"select#": 1,
"steps": [
{
"expanded_query": "/* select#1 */ select `user`.`id` AS `id`,`user`.`name` AS `name`,`user`.`age` AS `age`,`user`.`phone` AS `phone` from `user` where (`user`.`phone` like '%156%')"
}
]
}
},
{
"join_optimization": {
"select#": 1,
"steps": [
{
"condition_processing": {
"condition": "WHERE",
"original_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')",
"steps": [
{
"transformation": "equality_propagation",
"resulting_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')"
},
{
"transformation": "constant_propagation",
"resulting_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')"
},
{
"transformation": "trivial_condition_removal",
"resulting_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')"
}
]
}
},
{
"substitute_generated_columns": {
}
},
{
"table_dependencies": [
{
"table": "`user`",
"row_may_be_null": false,
"map_bit": 0,
"depends_on_map_bits": [
]
}
]
},
{
"ref_optimizer_key_uses": [
]
},
{
"rows_estimation": [
{
"table": "`user`",
"table_scan": {
"rows": 99927,
"cost": 289
}
}
]
},
{
"considered_execution_plans": [
{
"plan_prefix": [
],
"table": "`user`",
"best_access_path": {
"considered_access_paths": [
{
"rows_to_scan": 99927,
"access_type": "scan", // 顺序扫描
"resulting_rows": 99927,
"cost": 20274,
"chosen": true
}
]
},
"condition_filtering_pct": 100,
"rows_for_plan": 99927,
"cost_for_plan": 20274,
"chosen": true
}
]
},
{
"attaching_conditions_to_tables": {
"original_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')",
"attached_conditions_computation": [
],
"attached_conditions_summary": [
{
"table": "`user`",
"attached": "(`user`.`phone` like '%156%')"
}
]
}
},
{
"refine_plan": [
{
"table": "`user`"
}
]
}
]
}
},
{
"join_execution": {
"select#": 1,
"steps": [
]
}
}
]
}
```
##### 2、只查询主键
```sql
set session optimizer_trace='enabled=on';
select id from user where phone like '%156%';
-- 查看优化器追踪
select * from information_schema.optimizer_trace;
```
下面我们继续只看 TRACE 就行了：
```json
{
"steps": [
{
"join_preparation": {
"select#": 1,
"steps": [
{
"expanded_query": "/* select#1 */ select `user`.`id` AS `id` from `user` where (`user`.`phone` like '%156%')"
}
]
}
},
{
"join_optimization": {
"select#": 1,
"steps": [
{
"condition_processing": {
"condition": "WHERE",
"original_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')",
"steps": [
{
"transformation": "equality_propagation",
"resulting_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')"
},
{
"transformation": "constant_propagation",
"resulting_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')"
},
{
"transformation": "trivial_condition_removal",
"resulting_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')"
}
]
}
},
{
"substitute_generated_columns": {
}
},
{
"table_dependencies": [
{
"table": "`user`",
"row_may_be_null": false,
"map_bit": 0,
"depends_on_map_bits": [
]
}
]
},
{
"ref_optimizer_key_uses": [
]
},
{
"rows_estimation": [
{
"table": "`user`",
"table_scan": {
"rows": 99927,
"cost": 289
}
}
]
},
{
"considered_execution_plans": [
{
"plan_prefix": [
],
"table": "`user`",
"best_access_path": {
"considered_access_paths": [
{
"rows_to_scan": 99927,
"access_type": "scan", // 顺序扫描
"resulting_rows": 99927,
"cost": 20274,
"chosen": true
}
]
},
"condition_filtering_pct": 100,
"rows_for_plan": 99927,
"cost_for_plan": 20274,
"chosen": true
}
]
},
{
"attaching_conditions_to_tables": {
"original_condition": "(`user`.`phone` like '%156%')",
"attached_conditions_computation": [
],
"attached_conditions_summary": [
{
"table": "`user`",
"attached": "(`user`.`phone` like '%156%')"
}
]
}
},
{
"refine_plan": [
{
"table": "`user`"
}
]
}
]
}
},
{
"join_execution": {
"select#": 1,
"steps": [
]
}
}
]
}
```
好了，到这里我们可以发现，在 Trace 分析里面，都没显示优化器为这两个 SQL 实际选择了什么索引，而只是显示了都是用了 **顺序扫描** 的方式去查找数据。
可能唯一不同点就是：一个使用了主键索引的全表扫描，而另外一个是使用了普通索引的全表扫描；**但是两个都没用上树形查找，也就是没用上 B+Tree 的特性来提升查询性能。**
## 六、最后总结
1、当全模糊查询的 SQL 只查询主键作为结果集时，因为覆盖索引，会用上查询字段对应的索引。
2、即使用上了索引，但是却没用上树形查找的特性，只是正常的顺序遍历。
3、而正常的全表扫描也是主键索引的顺序遍历，所以说，其实这两者的性能其实是差不多的。
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