MySQL优化器与执行计划之:`MySQL`的`临时表`:`Using temporary`的产生原因与优化方法。

好的,下面是关于MySQL临时表的讲座文章:

MySQL临时表:Using temporary的产生原因与优化方法

大家好,今天我们来深入探讨MySQL优化器与执行计划中的一个重要概念:临时表。具体来说,我们会重点关注Using temporary这个在EXPLAIN结果中经常出现的提示,理解它的含义、产生原因,并学习如何优化它,提升查询性能。

1. 什么是临时表?

临时表,顾名思义,是在执行SQL查询的过程中,MySQL为了存储中间结果而创建的表。它存在于内存(MEMORY引擎)或磁盘(MyISAM或InnoDB引擎)上,并在查询结束后自动删除。临时表的存在对于复杂的查询至关重要,它允许MySQL分解问题,逐步处理数据,最终得到最终结果。

2. Using temporary的含义

当你在使用EXPLAIN命令分析SQL查询时,如果在Extra列中看到Using temporary,这意味着MySQL在执行该查询时创建了临时表。这通常表明查询的效率可能不高,因为创建和操作临时表会带来额外的开销,包括CPU时间、内存/磁盘空间以及I/O操作。

3. 临时表的创建时机与引擎选择

MySQL决定是否创建临时表取决于多个因素,包括查询的复杂性、数据量、索引的使用情况以及MySQL的配置。

临时表的引擎选择也至关重要。通常,MySQL会优先选择MEMORY引擎,因为它速度快。但是,MEMORY引擎有大小限制,如果临时表超过了这个限制,MySQL会自动将其转换为MyISAM引擎,存储在磁盘上。从MySQL 5.7.6开始,如果internal_tmp_disk_storage_engine变量被设置为InnoDB,则会将临时表存储在InnoDB引擎上。

你可以使用以下语句查看当前internal_tmp_disk_storage_engine的设置:

SHOW VARIABLES LIKE 'internal_tmp_disk_storage_engine';

4. 常见Using temporary的产生原因

理解Using temporary出现的原因是优化查询的关键。以下是一些常见的原因:

  • ORDER BYGROUP BY子句与索引不匹配

    ORDER BYGROUP BY子句中使用的列没有合适的索引,或者索引的顺序与排序/分组的顺序不一致时,MySQL可能需要创建一个临时表来排序或分组数据。

    示例:

    假设我们有一个users表,包含idnameage列。

    CREATE TABLE users (
        id INT PRIMARY KEY,
        name VARCHAR(255),
        age INT
    );
    
    INSERT INTO users (id, name, age) VALUES
    (1, 'Alice', 30),
    (2, 'Bob', 25),
    (3, 'Charlie', 35),
    (4, 'David', 28),
    (5, 'Eve', 32);

    如果我们执行以下查询:

    EXPLAIN SELECT name, COUNT(*) FROM users GROUP BY age ORDER BY name;

    如果没有关于 agename 的联合索引,EXPLAIN 的结果中会显示 Using temporaryUsing filesort,因为 MySQL 需要创建一个临时表来分组数据,然后对结果进行排序。

  • DISTINCT操作

    当查询中使用DISTINCT关键字,并且没有合适的索引支持时,MySQL可能需要创建一个临时表来存储唯一的值。

    示例:

    EXPLAIN SELECT DISTINCT age FROM users;

    如果没有 age 列上的索引,这个查询很可能触发 Using temporary

  • UNION操作

    UNION操作(特别是UNION DISTINCT)需要去除重复行,这通常需要创建一个临时表。 UNION ALL 则不需要去重,因此通常不会产生临时表。

    示例:

    EXPLAIN SELECT age FROM users WHERE age > 30
    UNION
    SELECT age FROM users WHERE age < 28;

    这个查询可能会产生临时表,因为需要合并结果集并去除重复项。

  • 子查询结果集过大

    如果子查询的结果集很大,MySQL可能会将其存储在临时表中,以便外部查询使用。

    示例:

    EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age IN (SELECT age FROM users WHERE age > 30);

    如果子查询 SELECT age FROM users WHERE age > 30 返回大量数据,可能导致创建临时表。

  • 多表连接

    在复杂的连接查询中,MySQL可能需要创建临时表来存储中间结果,特别是当连接条件没有合适的索引支持时。

    示例:

    假设我们还有另一个表 orders

    CREATE TABLE orders (
        id INT PRIMARY KEY,
        user_id INT,
        order_date DATE
    );
    
    INSERT INTO orders (id, user_id, order_date) VALUES
    (1, 1, '2023-01-01'),
    (2, 2, '2023-01-05'),
    (3, 1, '2023-01-10'),
    (4, 3, '2023-01-15');
    EXPLAIN SELECT u.name, COUNT(o.id)
    FROM users u
    JOIN orders o ON u.id = o.user_id
    GROUP BY u.name;

    如果没有 orders.user_id 上的索引,或者连接的表非常大,这个查询可能需要临时表。

  • 复杂的WHERE条件

    复杂的WHERE条件,特别是涉及多个OR运算符或IN列表时,可能会导致MySQL难以优化查询,从而创建临时表。

5. 优化Using temporary的方法

以下是一些优化Using temporary的常用方法:

  • 添加合适的索引

    这是最常见也是最有效的优化方法。确保ORDER BYGROUP BYDISTINCT和连接条件中使用的列都有索引。索引的顺序也很重要,应该与排序/分组的顺序一致。

    示例:

    针对上面的例子,我们可以添加以下索引:

    ALTER TABLE users ADD INDEX idx_age_name (age, name);
    ALTER TABLE users ADD INDEX idx_age (age);
    ALTER TABLE orders ADD INDEX idx_user_id (user_id);

    添加索引后,再次执行EXPLAIN命令,看看Using temporary是否消失。

  • 优化SQL语句

    重新审视你的SQL语句,看看是否有可以简化或重写的地方。例如,尽量避免在WHERE子句中使用OR运算符,或者将复杂的WHERE条件分解为多个简单的条件。

    示例:

    将以下查询:

    SELECT * FROM users WHERE age = 30 OR age = 35;

    可以改写为:

    SELECT * FROM users WHERE age IN (30, 35);

    或者,使用UNION ALL代替UNION DISTINCT,如果不需要去除重复行。

  • 增大tmp_table_sizemax_heap_table_size

    这两个参数控制了MEMORY引擎临时表的大小。如果临时表的大小超过了tmp_table_size,MySQL会将其转换为MyISAM引擎,存储在磁盘上。增大这两个参数可以减少磁盘I/O,提高性能。 但是如果设置的过大,会消耗过多的内存。

    SET tmp_table_size = 67108864;  -- 64MB
    SET max_heap_table_size = 67108864; -- 64MB

    注意:这些设置只对当前会话有效。要永久更改这些参数,需要在MySQL配置文件中进行设置。

  • 避免在WHERE子句中使用函数

    WHERE子句中使用函数会导致索引失效,从而可能导致创建临时表。尽量将函数操作移到查询之外。

    示例:

    避免使用:

    SELECT * FROM users WHERE YEAR(birthdate) = 1990;

    可以考虑创建一个基于年份的计算列,并对其建立索引。

  • 使用STRAIGHT_JOIN强制连接顺序

    在某些情况下,MySQL的优化器可能会选择错误的连接顺序,导致创建临时表。可以使用STRAIGHT_JOIN关键字强制MySQL按照指定的顺序连接表。但请谨慎使用,因为强制连接顺序可能会导致其他性能问题。 确保你知道你在做什么。

    示例:

    SELECT * FROM table1 STRAIGHT_JOIN table2 ON table1.id = table2.table1_id;
  • 使用覆盖索引

如果查询只需要索引中的列,那么使用覆盖索引可以避免回表查询,从而提高性能。

**示例:**
如果经常需要根据`name` 查询 `id`,可以建立一个覆盖索引:
```sql
ALTER TABLE users ADD INDEX idx_name_id (name, id);
```
然后执行查询:
```sql
SELECT id FROM users WHERE name = 'Alice';
```
  • 分析慢查询日志

    开启MySQL的慢查询日志,可以帮助你找到执行时间长的查询,这些查询很可能需要优化。分析慢查询日志,找到产生临时表的查询,然后针对性地进行优化。

  • 升级MySQL版本

    新版本的MySQL通常包含优化器改进和性能提升,升级到最新版本可能会自动解决一些临时表问题。

6. 案例分析

假设我们有一个电商网站,包含productscategories表。

CREATE TABLE products (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(255),
    category_id INT,
    price DECIMAL(10, 2)
);

CREATE TABLE categories (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(255)
);

INSERT INTO categories (id, name) VALUES
(1, 'Electronics'),
(2, 'Clothing'),
(3, 'Books');

INSERT INTO products (id, name, category_id, price) VALUES
(1, 'Laptop', 1, 1200.00),
(2, 'T-Shirt', 2, 25.00),
(3, 'Harry Potter', 3, 15.00),
(4, 'Smartphone', 1, 800.00),
(5, 'Jeans', 2, 50.00);

我们想要查询每个分类下最贵的产品名称和价格。

SELECT c.name AS category_name, p.name AS product_name, p.price
FROM categories c
JOIN products p ON c.id = p.category_id
WHERE (p.category_id, p.price) IN (
    SELECT category_id, MAX(price)
    FROM products
    GROUP BY category_id
)
ORDER BY c.name;

这个查询可能会产生Using temporary,因为子查询GROUP BYORDER BY都可能需要临时表。

优化步骤:

  1. 添加索引:products.category_idproducts.price上添加索引。

    ALTER TABLE products ADD INDEX idx_category_id (category_id);
    ALTER TABLE products ADD INDEX idx_price (price);
  2. 重写查询: 使用JOINGROUP BY代替IN子查询。

    SELECT c.name AS category_name, p.name AS product_name, p.price
    FROM categories c
    JOIN (
        SELECT category_id, MAX(price) AS max_price
        FROM products
        GROUP BY category_id
    ) AS max_prices ON c.id = max_prices.category_id
    JOIN products p ON max_prices.category_id = p.category_id AND max_prices.max_price = p.price
    ORDER BY c.name;

    或者使用窗口函数

    SELECT c.name AS category_name, p.name AS product_name, p.price
    FROM (
        SELECT
            *,
            ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY category_id ORDER BY price DESC) as rn
        FROM products
    ) p
    JOIN categories c ON c.id = p.category_id
    WHERE p.rn = 1
    ORDER BY c.name;
  3. 分析执行计划: 使用EXPLAIN命令分析优化后的查询,确保Using temporary已经消失,并且查询使用了索引。

7. 注意事项

  • 优化是一个迭代的过程,需要不断地分析和调整。
  • 不同的查询场景需要不同的优化策略。
  • 在生产环境中进行任何优化之前,务必进行充分的测试。
  • Using temporary 并非总是坏事,有时候它是MySQL为了执行复杂查询所必需的。关键是要理解它的含义,并判断是否可以进行优化。
  • 优化是一个trade-off 的过程,有些优化可能会提高某些查询的性能,但同时降低其他查询的性能。

总结

优化 Using temporary 的关键在于理解其产生的根本原因,并针对性地采取措施。 索引优化通常是最有效的手段,但SQL语句的重写、参数调整以及硬件升级等方法同样不可忽视。 持续地监控和分析查询性能,可以帮助你及时发现和解决临时表问题,从而提升MySQL数据库的整体性能。

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