MySQL编程进阶之:`LIMIT OFFSET`大分页的性能问题与优化方案。

各位观众老爷们,晚上好!我是你们的老朋友,今儿个咱们聊点儿MySQL里让人头疼的玩意儿:LIMIT OFFSET 大分页的性能问题以及优化方案。

咱们都知道,LIMIT OFFSET 这玩意儿是用来做分页的,但是用多了,特别是数据量大的时候,那叫一个慢啊!慢到怀疑人生!今天,咱就来扒一扒它慢在哪儿,又该怎么治它。

一、LIMIT OFFSET 为啥这么慢?

先来个简单的例子,假设咱们有个 users 表,里面有100万条数据,字段包括 id (主键,自增), name, age, email

CREATE TABLE `users` (
  `id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `age` int unsigned DEFAULT NULL,
  `email` varchar(255) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

现在,我们要查第999991到1000000条数据,也就是最后一页的数据:

SELECT * FROM users LIMIT 999990, 10;

看起来很简单是吧?但这条SQL执行的时候,MySQL可不是简单地跳到第999991条数据开始读。它是这样的:

  1. 扫描前999990条数据。 这就是问题所在!MySQL需要把前999990条数据都扫描一遍,虽然最终丢弃了,但扫描的动作是实实在在发生的。
  2. 读取需要的10条数据。
  3. 返回结果。

这就像你去图书馆借书,你想借第1000本书,图书馆管理员不是直接拿给你,而是从第一本书开始,一本一本翻,翻到第999本扔掉,然后才找到你要的第1000本!这效率能高吗?

可以用 EXPLAIN 命令来看一下这条SQL的执行计划:

EXPLAIN SELECT * FROM users LIMIT 999990, 10;

你会发现 type 字段可能是 ALL (全表扫描),rows 字段显示扫描了接近100万行数据! 这就说明MySQL确实是扫描了大量无用的数据。

二、优化方案:让MySQL少干点活!

既然知道了LIMIT OFFSET慢的原因是扫描了太多无用数据,那么优化的思路就是:让MySQL尽可能少地扫描无用数据。

下面介绍几种常见的优化方案:

1. 利用索引覆盖优化

如果我们只需要查询 id 字段,可以利用索引覆盖,避免回表查询。 假设我们只需要查询 id 字段,那么可以建立一个覆盖索引:

CREATE INDEX idx_id ON users (id);

然后执行查询:

SELECT id FROM users LIMIT 999990, 10;

这时候,EXPLAIN 的结果会显示 Using index,说明使用了索引覆盖,避免了回表查询。虽然还是扫描了大量数据,但是由于只需要读取索引,速度会比全表扫描快一些。

2. 子查询优化

这种方法的核心思想是:先查出需要的 id,然后再根据 id 去查其他字段。

SELECT * FROM users WHERE id IN (SELECT id FROM users LIMIT 999990, 10);

这种方法在某些情况下有效,但在MySQL优化器不给力的情况下,可能会更慢! 因为MySQL优化器可能会先执行外层查询,再对每个结果执行内层查询,导致性能更差。

3. 利用书签法/延迟关联

这种方法也需要先查出需要的 id,然后再根据 id 去查其他字段。但是,它使用了 JOIN 操作,通常比子查询更高效。

SELECT u.*
FROM users u
JOIN (SELECT id FROM users LIMIT 999990, 10) AS t
ON u.id = t.id;

这种方法通常比子查询更快,因为MySQL优化器可以更好地优化 JOIN 操作。 EXPLAIN 输出应该显示使用了索引。

4. 范围查询优化

如果 id 是连续的,我们可以利用 id 的范围来优化查询。

首先,查询出最后一页的起始 id

SELECT id FROM users ORDER BY id LIMIT 999990, 1;

假设查出的起始 id 是 999991,那么我们可以使用范围查询:

SELECT * FROM users WHERE id >= 999991 LIMIT 10;

这种方法避免了扫描大量无用数据,效率通常很高。 但这种方法要求 id 是连续的,如果 id 不连续,就需要使用其他方法。

5. 游标优化

游标是一种编程技术,可以在服务器端缓存结果集,然后逐条返回给客户端。 这种方法适用于需要频繁访问同一结果集的情况。

但是,游标会占用服务器资源,需要谨慎使用。

6. 禁止使用OFFSET,使用上一页最后一条数据的ID

这种方法核心思路是,将OFFSET换成ID范围查询,避免MySQL扫描无用数据。

例如,你要查询第N页,每页大小是pageSize,那么你需要保存第N-1页最后一条数据的ID。

假设最后一页pageSize是10, 上一页最后一条数据的id是999990,那么查询语句如下:

SELECT * FROM users WHERE id > 999990 LIMIT 10;

这种方法效率非常高,但是需要客户端保存上一页最后一条数据的ID。 适用于APP下拉刷新,滚动加载等场景。

7. 使用搜索引擎

如果数据量非常大,并且需要进行复杂的查询,可以考虑使用搜索引擎,例如 Elasticsearch 或 Solr。 搜索引擎可以对数据进行索引,并提供快速的查询和分页功能。

三、各种优化方案的比较

优化方案 优点 缺点 适用场景
索引覆盖 避免回表查询,提高查询速度 仍然需要扫描大量数据 只需要查询索引字段的情况
子查询 简单易懂 可能会被MySQL优化器优化成更慢的执行计划 某些情况下有效,需要测试
书签法/延迟关联 通常比子查询更快 需要 JOIN 操作 通常比子查询更快,需要测试
范围查询 避免扫描大量无用数据,效率高 要求 id 是连续的 id 是连续的情况
游标 适用于需要频繁访问同一结果集的情况 占用服务器资源,需要谨慎使用 需要频繁访问同一结果集的情况
基于ID范围查询 效率极高,避免扫描无用数据 需要客户端保存上一页最后一条数据的ID 适用于APP下拉刷新,滚动加载等场景
使用搜索引擎 数据量大,查询复杂的情况下,提供快速的查询和分页功能 需要引入新的技术栈,增加系统复杂度 数据量非常大,并且需要进行复杂的查询

四、实战演练:优化一个慢查询

假设我们有一个 orders 表,里面有1000万条数据,字段包括 id (主键,自增), user_id, order_time, amount

CREATE TABLE `orders` (
  `id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` int unsigned DEFAULT NULL,
  `order_time` datetime DEFAULT NULL,
  `amount` decimal(10,2) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_user_id` (`user_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

现在,我们要查询第9999991到10000000条订单数据:

SELECT * FROM orders LIMIT 9999990, 10;

这条SQL执行非常慢,EXPLAIN 结果显示全表扫描。

我们可以尝试使用书签法/延迟关联优化:

SELECT o.*
FROM orders o
JOIN (SELECT id FROM orders LIMIT 9999990, 10) AS t
ON o.id = t.id;

如果 id 是连续的,我们还可以使用范围查询优化:

SELECT id FROM orders ORDER BY id LIMIT 9999990, 1; -- 查出起始 ID
SELECT * FROM orders WHERE id >= 起始ID LIMIT 10;

或者使用基于ID范围查询

SELECT * FROM orders WHERE id > 上一页最后一个ID LIMIT 10;

具体选择哪种优化方案,需要根据实际情况进行测试。

五、总结:没有银弹,只有合适的解决方案

LIMIT OFFSET 大分页的性能问题是一个常见的难题,但是没有一劳永逸的解决方案。我们需要根据实际情况,选择合适的优化方案。

  • 数据量小的时候,LIMIT OFFSET 足够应付。
  • 数据量大的时候,需要考虑优化方案,例如索引覆盖、子查询、书签法、范围查询、游标、搜索引擎。
  • 优化的时候,要多做测试,找到最适合自己的方案。

记住,优化是一个持续的过程,需要不断地学习和实践。

好了,今天就先聊到这里,希望对大家有所帮助! 下次有机会再跟大家分享其他MySQL的技巧。 各位晚安!

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