MySQL高级讲座篇之：MySQL的`Query Rewrite Plugin`：如何动态改写低效`SQL`？ - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位观众老爷，大家好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊MySQL里一个有点神秘，但用好了能让你的SQL飞起来的家伙——Query Rewrite Plugin。

这玩意儿啊，说白了，就是个SQL的“变形金刚”。你给它一段SQL，它能在不改变结果的前提下，偷偷摸摸地把你的SQL改写成更高效的版本。是不是听起来就很刺激？

废话不多说，咱们直接进入主题。

一、什么是Query Rewrite Plugin？

先来个官方解释，Query Rewrite Plugin是MySQL 5.7.22版本之后引入的一个功能，它允许你定义一些规则，让MySQL在执行SQL语句之前，按照这些规则对SQL语句进行改写优化。

翻译成人话就是：你告诉MySQL，如果遇到某种SQL，就把它变成另一种SQL。

二、为什么要用Query Rewrite Plugin？

你可能会问，MySQL优化器已经很厉害了，为什么还要用这个玩意儿？原因很简单：

优化器也有犯错的时候：MySQL优化器虽然很聪明，但总有“脑子短路”的时候，尤其是在面对一些复杂的SQL时，它可能选择一个效率很低的执行计划。
历史遗留问题：有些SQL是老代码里留下来的，写得不够优雅，但你又不敢轻易改动，怕影响业务。
A/B测试：你想尝试不同的SQL写法，看看哪个效率更高，但又不想修改代码。

这时候，Query Rewrite Plugin就派上用场了。它就像一个救火队员，能在不修改代码的前提下，帮你优化SQL，提升性能。

三、Query Rewrite Plugin的工作原理

Query Rewrite Plugin的工作流程大致如下：

解析SQL：MySQL接收到SQL语句后，首先会对其进行解析，生成一个语法树。
匹配规则：Query Rewrite Plugin会根据你定义的规则，遍历语法树，查找匹配的SQL模式。
改写SQL：如果找到匹配的SQL模式，Query Rewrite Plugin会按照规则中的定义，对SQL语句进行改写。
执行改写后的SQL：MySQL执行改写后的SQL语句。

简单来说，就是“先找茬，再整容”。

四、Query Rewrite Plugin的使用方法

使用Query Rewrite Plugin主要包括以下几个步骤：

安装插件：MySQL默认情况下没有安装Query Rewrite Plugin，需要手动安装。
定义规则：定义SQL改写规则，包括匹配模式和改写后的SQL。
启用规则：启用你定义的规则。
测试规则：测试你的规则是否生效。
监控效果：监控改写后的SQL执行效果。

下面，我们一步一步来演示。

1. 安装插件

INSTALL PLUGIN query_rewrite SONAME 'query_rewrite.so';

执行这条SQL语句后，Query Rewrite Plugin就安装好了。可以用以下命令查看是否安装成功：

SHOW PLUGINS;

如果看到query_rewrite的状态是ACTIVE，就说明安装成功了。

2. 定义规则

定义规则是Query Rewrite Plugin的核心。我们需要告诉MySQL，什么样的SQL需要改写，以及改写成什么样子。

定义规则的语法如下：

INSERT INTO mysql.query_rewrite(pattern, replacement, pattern_database, replacement_database, enabled, description)
VALUES
('SQL匹配模式', '改写后的SQL', '数据库名', '数据库名', '是否启用', '规则描述');

各个参数的含义如下：

pattern：SQL匹配模式，可以使用通配符。
replacement：改写后的SQL。
pattern_database：匹配模式所属的数据库，如果为空，则匹配所有数据库。
replacement_database：改写后的SQL所属的数据库，如果为空，则使用当前数据库。
enabled：是否启用该规则，1表示启用，0表示禁用。
description：规则描述，方便你理解该规则的作用。

举个栗子

假设我们有一张名为orders的表，结构如下：

CREATE TABLE orders (
    order_id INT PRIMARY KEY,
    user_id INT,
    order_date DATE,
    total_amount DECIMAL(10, 2)
);

INSERT INTO orders (order_id, user_id, order_date, total_amount) VALUES
(1, 101, '2023-01-01', 100.00),
(2, 102, '2023-01-02', 200.00),
(3, 101, '2023-01-03', 150.00),
(4, 103, '2023-01-04', 300.00),
(5, 102, '2023-01-05', 250.00);

现在，我们发现一个很常见的SQL语句是：

SELECT * FROM orders WHERE user_id = 101;

这条SQL语句虽然简单，但如果orders表数据量很大，每次都全表扫描效率就很低。为了优化这条SQL，我们可以创建一个索引：

CREATE INDEX idx_user_id ON orders (user_id);

但是，如果我们不想或者不能修改代码，就可以使用Query Rewrite Plugin来解决这个问题。

我们可以定义一条规则，将SELECT * FROM orders WHERE user_id = xxx改写成SELECT * FROM orders USE INDEX(idx_user_id) WHERE user_id = xxx，强制MySQL使用索引。

INSERT INTO mysql.query_rewrite(pattern, replacement, pattern_database, replacement_database, enabled, description)
VALUES
('SELECT * FROM orders WHERE user_id = ?', 'SELECT * FROM orders USE INDEX(idx_user_id) WHERE user_id = ?', 'your_database_name', 'your_database_name', 1, 'Force use index for user_id query');

注意：

?是通配符，表示任意值。
your_database_name需要替换成你实际的数据库名。
USE INDEX(idx_user_id)是MySQL的Hint，强制MySQL使用idx_user_id索引。

3. 启用规则

定义好规则后，需要启用它才能生效。

UPDATE mysql.query_rewrite SET enabled = 1 WHERE description = 'Force use index for user_id query';
FLUSH QUERY REWRITE RULES;

第一条语句是将规则启用，第二条语句是刷新Query Rewrite Plugin的规则缓存，让新的规则立即生效。

4. 测试规则

启用规则后，我们需要测试一下是否生效。

SELECT * FROM orders WHERE user_id = 101;

执行这条SQL语句后，我们可以通过EXPLAIN命令查看MySQL的执行计划。

EXPLAIN SELECT * FROM orders WHERE user_id = 101;

如果执行计划中使用了idx_user_id索引，就说明规则生效了。

5. 监控效果

规则生效后，我们需要监控改写后的SQL执行效果，看看是否真的提升了性能。

可以使用MySQL的性能监控工具，如Performance Schema或sys schema，来监控SQL的执行时间、CPU使用率等指标。

五、更高级的用法

除了上面这个简单的例子，Query Rewrite Plugin还可以用于更复杂的SQL改写。

1. 子查询优化

有时候，子查询的效率很低，可以使用JOIN来代替。

例如，有以下SQL语句：

SELECT * FROM users WHERE user_id IN (SELECT user_id FROM orders WHERE order_date > '2023-01-01');

可以使用JOIN来改写：

SELECT u.* FROM users u JOIN orders o ON u.user_id = o.user_id WHERE o.order_date > '2023-01-01';

2. 视图优化

视图有时候会影响性能，可以使用WITH子句来代替。

例如，有以下SQL语句：

SELECT * FROM my_view WHERE column1 > 10;

可以使用WITH子句来改写：

WITH temp_table AS (SELECT * FROM original_table WHERE column2 < 100)
SELECT * FROM temp_table WHERE column1 > 10;

3. 分区表优化

如果你的表是分区表，可以使用PARTITION子句来指定查询的分区。

例如，有以下SQL语句：

SELECT * FROM orders WHERE order_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-01-31';

可以使用PARTITION子句来改写：

SELECT * FROM orders PARTITION (p202301) WHERE order_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-01-31';

六、注意事项

谨慎使用通配符：通配符?虽然方便，但容易匹配到不符合预期的SQL，导致改写错误。
测试规则：在启用规则之前，一定要先测试，确保规则能够正确改写SQL。
监控效果：启用规则后，要持续监控SQL的执行效果，看看是否真的提升了性能。
不要过度优化：Query Rewrite Plugin虽然强大，但过度优化可能会导致SQL变得难以理解和维护。
版本兼容性：Query Rewrite Plugin是在MySQL 5.7.22版本之后引入的，如果你的MySQL版本低于这个版本，就无法使用该功能。
权限问题：你需要有SUPER权限才能安装和管理Query Rewrite Plugin。

七、一个更复杂的例子：解决OR查询的性能问题

假设我们有以下SQL查询，经常因为OR条件导致全表扫描：

SELECT * FROM products WHERE category = 'Electronics' OR price > 1000;

如果category和price都有独立的索引，我们可以利用UNION ALL来改写这个查询，充分利用索引：

SELECT * FROM products WHERE category = 'Electronics'
UNION ALL
SELECT * FROM products WHERE price > 1000 AND category <> 'Electronics';

注意，第二个SELECT语句中添加了AND category <> 'Electronics'，这是为了避免重复返回category = 'Electronics'且price > 1000的记录。

定义Rewrite规则如下：

INSERT INTO mysql.query_rewrite (pattern, replacement, pattern_database, replacement_database, enabled, description)
VALUES (
    'SELECT * FROM products WHERE category = ? OR price > ?',
    'SELECT * FROM products WHERE category = ? UNION ALL SELECT * FROM products WHERE price > ? AND category <> ?',
    'your_database_name',
    'your_database_name',
    1,
    'Rewrite OR query to UNION ALL'
);

FLUSH QUERY REWRITE RULES; -- 刷新规则

这个规则会将类似SELECT * FROM products WHERE category = 'Electronics' OR price > 1000的查询改写成UNION ALL版本。注意，使用此方法的时候，需要注意参数数量的匹配，在replacement的时候，如果pattern里面有两个参数，replacement中需要有三个参数，并且需要保证参数顺序正确。

八、总结

Query Rewrite Plugin是一个非常实用的工具，可以帮助我们优化SQL，提升性能。但是，它也需要谨慎使用，避免过度优化和错误改写。

希望今天的讲座对大家有所帮助。记住，SQL优化没有银弹，需要根据实际情况选择合适的方案。Query Rewrite Plugin只是众多工具中的一种，关键在于理解其原理，灵活运用。

好啦，今天的分享就到这里，祝大家写SQL像写诗一样优雅！

一些常用的规则示例

场景	原始SQL (Pattern)	改写SQL (Replacement)	描述
强制使用索引	`SELECT * FROM orders WHERE user_id = ?`	`SELECT * FROM orders USE INDEX (idx_user_id) WHERE user_id = ?`	强制使用 `idx_user_id` 索引
OR 改写为 UNION ALL	`SELECT * FROM products WHERE category = ? OR price > ?`	`SELECT * FROM products WHERE category = ? UNION ALL SELECT * FROM products WHERE price > ? AND category <> ?`	将 `OR` 查询改写为 `UNION ALL`，充分利用索引
子查询优化 (IN -> JOIN)	`SELECT * FROM users WHERE user_id IN (SELECT user_id FROM orders WHERE order_date > ?)`	`SELECT u.* FROM users u JOIN orders o ON u.user_id = o.user_id WHERE o.order_date > ?`	将 `IN` 子查询改写为 `JOIN` 查询
限制查询返回的行数 (LIMIT)	`SELECT * FROM users WHERE city = ?`	`SELECT * FROM users WHERE city = ? LIMIT 100`	限制查询返回的行数，防止全表扫描
默认添加排序 (ORDER BY)	`SELECT * FROM logs WHERE log_level = ?`	`SELECT * FROM logs WHERE log_level = ? ORDER BY log_time DESC`	默认按照 `log_time` 降序排序
针对旧版本不支持的语法转换	`SELECT JSON_ARRAYAGG(name) FROM users WHERE age > ?`	`SELECT concat('[', group_concat(name separator ','), ']') FROM users WHERE age > ?` (假设旧版本不支持 `JSON_ARRAYAGG`)	将新语法转换为旧语法，保证兼容性
视图优化 (WITH clause)	`SELECT * FROM view_high_value_customers WHERE order_count > ?`	`WITH high_value_customers AS (SELECT customer_id, order_count FROM customers WHERE total_spent > ?) SELECT * FROM high_value_customers WHERE order_count > ?`	将视图展开为 `WITH` 子句，优化查询计划 (需要适当地调整参数)
优化 COUNT(*) 查询	`SELECT COUNT(*) FROM massive_table`	`SELECT table_rows FROM information_schema.TABLES WHERE table_name = 'massive_table' AND table_schema = DATABASE()` (仅适用于 MyISAM)	使用 `information_schema` 快速获取行数 (仅适用于 MyISAM 引擎，且数据不完全实时)
避免使用DISTINCT	`SELECT DISTINCT user_id FROM orders WHERE order_date BETWEEN ? AND ?`	`SELECT user_id FROM orders WHERE order_date BETWEEN ? AND ? GROUP BY user_id`	使用GROUP BY 代替 DISTINCT，某些场景下性能更好

注意： ? 只是一个占位符，实际使用的时候需要替换成实际的值。

一些进阶的思考

结合代码生成器：可以将Query Rewrite Plugin和代码生成器结合起来，自动生成SQL改写规则，提高效率。
动态调整规则：可以根据不同的业务场景，动态调整SQL改写规则，实现更灵活的优化。
与其他优化手段结合：Query Rewrite Plugin只是SQL优化的一种手段，可以与其他优化手段，如索引优化、SQL重写等，结合起来使用，达到更好的效果。
风险管理：开启rewrite会存在风险，需要充分的测试和评估才能上线，并且做好监控和回滚机制。
规则的优先级：如果定义了多条规则，需要考虑规则的优先级，避免冲突。
性能测试：每次修改规则后，都需要进行性能测试，确保改写后的SQL性能确实有所提升。

希望以上内容能够帮助你更好地理解和使用Query Rewrite Plugin。记住，实践是检验真理的唯一标准，多动手尝试，才能真正掌握这项技术。

发表回复 取消回复

发表回复取消回复