在MySQL中，有很多看上去邏輯相同，但性能卻差異巨大的SQL語句。對這些語句使用不當?shù)脑?，就會不?jīng)意間導致整個數(shù)據(jù)庫的壓力變大。

我今天挑選了三個這樣的案例和你分享。希望再遇到相似的問題時，你可以做到舉一反三、快速解決問題。

案例一：條件字段函數(shù)操作

假設你現(xiàn)在維護了一個交易系統(tǒng)，其中交易記錄表tradelog包含交易流水號（tradeid）、交易員id（operator）、交易時間（t_modified）等字段。為了便于描述，我們先忽略其他字段。這個表的建表語句如下：

mysql> CREATE TABLE `tradelog` (  `id` int(11) NOT NULL,  `tradeid` varchar(32) DEFAULT NULL,  `operator` int(11) DEFAULT NULL,  `t_modified` datetime DEFAULT NULL,  PRIMARY KEY (`id`),  KEY `tradeid` (`tradeid`),  KEY `t_modified` (`t_modified`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

假設，現(xiàn)在已經(jīng)記錄了從2016年初到2018年底的所有數(shù)據(jù)，運營部門有一個需求是，要統(tǒng)計發(fā)生在所有年份中7月份的交易記錄總數(shù)。這個邏輯看上去并不復雜，你的SQL語句可能會這么寫：

mysql> select count(*) from tradelog where month(t_modified)=7;

由于t_modified字段上有索引，于是你就很放心地在生產(chǎn)庫中執(zhí)行了這條語句，但卻發(fā)現(xiàn)執(zhí)行了特別久，才返回了結果。

如果你問DBA同事為什么會出現(xiàn)這樣的情況，他大概會告訴你：如果對字段做了函數(shù)計算，就用不上索引了，這是MySQL的規(guī)定。

現(xiàn)在你已經(jīng)學過了InnoDB的索引結構了，可以再追問一句為什么？為什么條件是where t_modified='2018-7-1’的時候可以用上索引，而改成where month(t_modified)=7的時候就不行了？

下面是這個t_modified索引的示意圖。方框上面的數(shù)字就是month()函數(shù)對應的值。

如果你的SQL語句條件用的是where t_modified='2018-7-1’的話，引擎就會按照上面綠色箭頭的路線，快速定位到 t_modified='2018-7-1’需要的結果。

實際上，B+樹提供的這個快速定位能力，來源于同一層兄弟節(jié)點的有序性。

但是，如果計算month()函數(shù)的話，你會看到傳入7的時候，在樹的第一層就不知道該怎么辦了。

也就是說，對索引字段做函數(shù)操作，可能會破壞索引值的有序性，因此優(yōu)化器就決定放棄走樹搜索功能。

需要注意的是，優(yōu)化器并不是要放棄使用這個索引。

在這個例子里，放棄了樹搜索功能，優(yōu)化器可以選擇遍歷主鍵索引，也可以選擇遍歷索引t_modified，優(yōu)化器對比索引大小后發(fā)現(xiàn)，索引t_modified更小，遍歷這個索引比遍歷主鍵索引來得更快。因此最終還是會選擇索引t_modified。

接下來，我們使用explain命令，查看一下這條SQL語句的執(zhí)行結果。

key="t_modified"表示的是，使用了t_modified這個索引；我在測試表數(shù)據(jù)中插入了10萬行數(shù)據(jù)，rows=100335，說明這條語句掃描了整個索引的所有值；Extra字段的Using index，表示的是使用了覆蓋索引。

也就是說，由于在t_modified字段加了month()函數(shù)操作，導致了全索引掃描。為了能夠用上索引的快速定位能力，我們就要把SQL語句改成基于字段本身的范圍查詢。按照下面這個寫法，優(yōu)化器就能按照我們預期的，用上t_modified索引的快速定位能力了。

mysql> select count(*) from tradelog where    -> (t_modified >= '2016-7-1' and t_modified<'2016-8-1') or    -> (t_modified >= '2017-7-1' and t_modified<'2017-8-1') or     -> (t_modified >= '2018-7-1' and t_modified<'2018-8-1');

當然，如果你的系統(tǒng)上線時間更早，或者后面又插入了之后年份的數(shù)據(jù)的話，你就需要再把其他年份補齊。

到這里我給你說明了，由于加了month()函數(shù)操作，MySQL無法再使用索引快速定位功能，而只能使用全索引掃描。

不過優(yōu)化器在個問題上確實有“偷懶”行為，即使是對于不改變有序性的函數(shù)，也不會考慮使用索引。比如，對于select * from tradelog where id + 1 = 10000這個SQL語句，這個加1操作并不會改變有序性，但是MySQL優(yōu)化器還是不能用id索引快速定位到9999這一行。所以，需要你在寫SQL語句的時候，手動改寫成 where id = 10000 -1才可以。

案例二：隱式類型轉換

接下來我再跟你說一說，另一個經(jīng)常讓程序員掉坑里的例子。

我們一起看一下這條SQL語句：

mysql> select * from tradelog where tradeid=110717;

交易編號tradeid這個字段上，本來就有索引，但是explain的結果卻顯示，這條語句需要走全表掃描。你可能也發(fā)現(xiàn)了，tradeid的字段類型是varchar(32)，而輸入的參數(shù)卻是整型，所以需要做類型轉換。

那么，現(xiàn)在這里就有兩個問題：

1. 數(shù)據(jù)類型轉換的規(guī)則是什么？

2. 為什么有數(shù)據(jù)類型轉換，就需要走全索引掃描？

先來看第一個問題，你可能會說，數(shù)據(jù)庫里面類型這么多，這種數(shù)據(jù)類型轉換規(guī)則更多，我記不住，應該怎么辦呢？

這里有一個簡單的方法，看 select “10” > 9的結果：

1. 如果規(guī)則是“將字符串轉成數(shù)字”，那么就是做數(shù)字比較，結果應該是1；

2. 如果規(guī)則是“將數(shù)字轉成字符串”，那么就是做字符串比較，結果應該是0。

驗證結果如圖3所示。

從圖中可知，select “10” > 9返回的是1，所以你就能確認MySQL里的轉換規(guī)則了：在MySQL中，字符串和數(shù)字做比較的話，是將字符串轉換成數(shù)字。

這時，你再看這個全表掃描的語句：

mysql> select * from tradelog where tradeid=110717;

就知道對于優(yōu)化器來說，這個語句相當于：

mysql> select * from tradelog where  CAST(tradid AS signed int) = 110717;

也就是說，這條語句觸發(fā)了我們上面說到的規(guī)則：對索引字段做函數(shù)操作，優(yōu)化器會放棄走樹搜索功能。

現(xiàn)在，我留給你一個小問題，id的類型是int，如果執(zhí)行下面這個語句，是否會導致全表掃描呢？

select * from tradelog where id="83126";

你可以先自己分析一下，再到數(shù)據(jù)庫里面去驗證確認。

接下來，我們再來看一個稍微復雜點的例子。

案例三：隱式字符編碼轉換

假設系統(tǒng)里還有另外一個表trade_detail，用于記錄交易的操作細節(jié)。為了便于量化分析和復現(xiàn)，我往交易日志表tradelog和交易詳情表trade_detail這兩個表里插入一些數(shù)據(jù)。

mysql> CREATE TABLE `trade_detail` (  `id` int(11) NOT NULL,  `tradeid` varchar(32) DEFAULT NULL,  `trade_step` int(11) DEFAULT NULL, /*操作步驟*/  `step_info` varchar(32) DEFAULT NULL, /*步驟信息*/  PRIMARY KEY (`id`),  KEY `tradeid` (`tradeid`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;insert into tradelog values(1, 'aaaaaaaa', 1000, now());insert into tradelog values(2, 'aaaaaaab', 1000, now());insert into tradelog values(3, 'aaaaaaac', 1000, now());insert into trade_detail values(1, 'aaaaaaaa', 1, 'add');insert into trade_detail values(2, 'aaaaaaaa', 2, 'update');insert into trade_detail values(3, 'aaaaaaaa', 3, 'commit');insert into trade_detail values(4, 'aaaaaaab', 1, 'add');insert into trade_detail values(5, 'aaaaaaab', 2, 'update');insert into trade_detail values(6, 'aaaaaaab', 3, 'update again');insert into trade_detail values(7, 'aaaaaaab', 4, 'commit');insert into trade_detail values(8, 'aaaaaaac', 1, 'add');insert into trade_detail values(9, 'aaaaaaac', 2, 'update');insert into trade_detail values(10, 'aaaaaaac', 3, 'update again');insert into trade_detail values(11, 'aaaaaaac', 4, 'commit');

這時候，如果要查詢id=2的交易的所有操作步驟信息，SQL語句可以這么寫：

mysql> select d.* from tradelog l, trade_detail d where d.tradeid=l.tradeid and l.id=2; /*語句Q1*/

我們一起來看下這個結果：

1. 第一行顯示優(yōu)化器會先在交易記錄表tradelog上查到id=2的行，這個步驟用上了主鍵索引，rows=1表示只掃描一行；

2. 第二行key=NULL，表示沒有用上交易詳情表trade_detail上的tradeid索引，進行了全表掃描。

在這個執(zhí)行計劃里，是從tradelog表中取tradeid字段，再去trade_detail表里查詢匹配字段。因此，我們把tradelog稱為驅動表，把trade_detail稱為被驅動表，把tradeid稱為關聯(lián)字段。

接下來，我們看下這個explain結果表示的執(zhí)行流程：

圖中：

• 第1步，是根據(jù)id在tradelog表里找到L2這一行；

• 第2步，是從L2中取出tradeid字段的值；

• 第3步，是根據(jù)tradeid值到trade_detail表中查找條件匹配的行。explain的結果里面第二行的key=NULL表示的就是，這個過程是通過遍歷主鍵索引的方式，一個一個地判斷tradeid的值是否匹配。

進行到這里，你會發(fā)現(xiàn)第3步不符合我們的預期。因為表trade_detail里tradeid字段上是有索引的，我們本來是希望通過使用tradeid索引能夠快速定位到等值的行。但，這里并沒有。

如果你去問DBA同學，他們可能會告訴你，因為這兩個表的字符集不同，一個是utf8，一個是utf8mb4，所以做表連接查詢的時候用不上關聯(lián)字段的索引。這個回答，也是通常你搜索這個問題時會得到的答案。

但是你應該再追問一下，為什么字符集不同就用不上索引呢？

我們說問題是出在執(zhí)行步驟的第3步，如果單獨把這一步改成SQL語句的話，那就是：

mysql> select * from trade_detail where tradeid=$L2.tradeid.value; 

其中，$L2.tradeid.value的字符集是utf8mb4。

參照前面的兩個例子，你肯定就想到了，字符集utf8mb4是utf8的超集，所以當這兩個類型的字符串在做比較的時候，MySQL內(nèi)部的操作是，先把utf8字符串轉成utf8mb4字符集，再做比較。

這個設定很好理解，utf8mb4是utf8的超集。類似地，在程序設計語言里面，做自動類型轉換的時候，為了避免數(shù)據(jù)在轉換過程中由于截斷導致數(shù)據(jù)錯誤，也都是“按數(shù)據(jù)長度增加的方向”進行轉換的。

因此， 在執(zhí)行上面這個語句的時候，需要將被驅動數(shù)據(jù)表里的字段一個個地轉換成utf8mb4，再跟L2做比較。

也就是說，實際上這個語句等同于下面這個寫法：

select * from trade_detail  where CONVERT(traideid USING utf8mb4)=$L2.tradeid.value; 

CONVERT()函數(shù)，在這里的意思是把輸入的字符串轉成utf8mb4字符集。

這就再次觸發(fā)了我們上面說到的原則：對索引字段做函數(shù)操作，優(yōu)化器會放棄走樹搜索功能。

到這里，你終于明確了，字符集不同只是條件之一，連接過程中要求在被驅動表的索引字段上加函數(shù)操作，是直接導致對被驅動表做全表掃描的原因。

作為對比驗證，我給你提另外一個需求，“查找trade_detail表里id=4的操作，對應的操作者是誰”，再來看下這個語句和它的執(zhí)行計劃。

mysql>select l.operator from tradelog l , trade_detail d where d.tradeid=l.tradeid and d.id=4;

這個語句里trade_detail 表成了驅動表，但是explain結果的第二行顯示，這次的查詢操作用上了被驅動表tradelog里的索引(tradeid)，掃描行數(shù)是1。

這也是兩個tradeid字段的join操作，為什么這次能用上被驅動表的tradeid索引呢？我們來分析一下。

假設驅動表trade_detail里id=4的行記為R4，那么在連接的時候（圖5的第3步），被驅動表tradelog上執(zhí)行的就是類似這樣的SQL 語句：

select operator from tradelog  where traideid =$R4.tradeid.value; 

這時候$R4.tradeid.value的字符集是utf8, 按照字符集轉換規(guī)則，要轉成utf8mb4，所以這個過程就被改寫成：

select operator from tradelog  where traideid =CONVERT($R4.tradeid.value USING utf8mb4); 

你看，這里的CONVERT函數(shù)是加在輸入?yún)?shù)上的，這樣就可以用上被驅動表的traideid索引。

理解了原理以后，就可以用來指導操作了。如果要優(yōu)化語句

select d.* from tradelog l, trade_detail d where d.tradeid=l.tradeid and l.id=2;

的執(zhí)行過程，有兩種做法：

• 比較常見的優(yōu)化方法是，把trade_detail表上的tradeid字段的字符集也改成utf8mb4，這樣就沒有字符集轉換的問題了。

alter table trade_detail modify tradeid varchar(32) CHARACTER SET utf8mb4 default null;

• 如果能夠修改字段的字符集的話，是最好不過了。但如果數(shù)據(jù)量比較大， 或者業(yè)務上暫時不能做這個DDL的話，那就只能采用修改SQL語句的方法了。

mysql> select d.* from tradelog l , trade_detail d where d.tradeid=CONVERT(l.tradeid USING utf8) and l.id=2; 

這里，我主動把 l.tradeid轉成utf8，就避免了被驅動表上的字符編碼轉換，從explain結果可以看到，這次索引走對了。

小結

今天我給你舉了三個例子，其實是在說同一件事兒，即：對索引字段做函數(shù)操作，可能會破壞索引值的有序性，因此優(yōu)化器就決定放棄走樹搜索功能。

第二個例子是隱式類型轉換，第三個例子是隱式字符編碼轉換，它們都跟第一個例子一樣，因為要求在索引字段上做函數(shù)操作而導致了全索引掃描。

MySQL的優(yōu)化器確實有“偷懶”的嫌疑，即使簡單地把where id+1=1000改寫成where id=1000-1就能夠用上索引快速查找，也不會主動做這個語句重寫。

因此，每次你的業(yè)務代碼升級時，把可能出現(xiàn)的、新的SQL語句explain一下，是一個很好的習慣。

最后，又到了思考題時間。

今天我留給你的課后問題是，你遇到過別的、類似今天我們提到的性能問題嗎？你認為原因是什么，又是怎么解決的呢？