前言：

在開發(fā)過程中，一定會經(jīng)常碰到需要根據(jù)指定的字段排序來顯示結(jié)果的需求。還是以前文的訂單表為例，假設(shè)查詢“張三”的所有訂單，并且按照訂單價格排序返回前 1000 個訂單號以及價格。

一 、測試數(shù)據(jù)

測試的這個訂單表my_order的結(jié)構(gòu)是這樣的：

CREATE TABLE `my_order` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `oid` varchar(20) NOT NULL,
  `uid` int(11) NOT NULL,
  `price` decimal(6,2) NOT NULL DEFAULT '0.00',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  KEY `uid` (`uid`) USING BTREE,
  KEY `oid` (`oid`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1000000 DEFAULT CHARSET=utf8;

用戶表my_user數(shù)據(jù)：

上面的訂單表my_order的uid 與 用戶表my_user的id 關(guān)聯(lián)。

SQL 語句可以這么寫：

SELECT
	oid,
	price 
FROM
	my_order 
WHERE
	uid = 1 
ORDER BY
	price 
	LIMIT 1000;

上面的SQL語句看上去邏輯很清晰，但是它的執(zhí)行流程了解么？這篇文章就來學(xué)習(xí)一下這個語句是怎么執(zhí)行的，以及有哪些參數(shù)會影響執(zhí)行。

二、 全字段排序

為避免全表掃描，我們需要在 uid 字段加上索引。在 uid 字段加上索引之后，我們用 EXPLAIN 命令來看看這個語句的執(zhí)行情況。

Extra 這個字段中的“Using filesort”表示的就是需要排序，MySQL 會給每個線程分配一塊內(nèi)存用于排序，稱為 sort_buffer。為了說明這個 SQL 查詢語句的執(zhí)行過程，我們先看一下 uid 這個索引的示意圖。

如下圖所示：

通常情況下，這個語句執(zhí)行流程如下 ：

• 初始化 sort_buffer，確定放入 oid、price、uid 這三個字段；
• 從索引 uid 找到第一個滿足 uid = 1 條件的主鍵 id，也就是圖中的 ID-4；
• 到主鍵 id 索引取出整行，取 oid、price、uid 三個字段的值，存入 sort_buffer 中；
• 從索引 uid 取下一個記錄的主鍵 id；
• 重復(fù)步驟 3、4 直到 uid 的值不滿足查詢條件為止；
• 對 sort_buffer 中的數(shù)據(jù)按照字段 oid 做快速排序；
• 按照排序結(jié)果取前 1000 行返回給客戶端。

“按 oid 排序”這個動作，可能在內(nèi)存中完成，也可能需要使用外部排序，這取決于排序所需的內(nèi)存和參數(shù) sort_buffer_size。

sort_buffer_size，就是 MySQL 為排序開辟的內(nèi)存（sort_buffer）的大小。如果要排序的數(shù)據(jù)量小于 sort_buffer_size，排序就在內(nèi)存中完成。但如果排序數(shù)據(jù)量太大，內(nèi)存放不下，則不得不利用磁盤臨時文件輔助排序。

你可以用下面介紹的方法，來確定一個排序語句是否使用了臨時文件。

/* 打開 optimizer_trace，只對本線程有效 */
SET optimizer_trace = 'enabled=on';
 
/* @a 保存 Innodb_rows_read 的初始值 */
SELECT VARIABLE_VALUE INTO @a FROM PERFORMANCE_SCHEMA.session_status WHERE variable_name='Innodb_rows_read';
 
/* 執(zhí)行語句 */
SELECT oid,price FROM my_order WHERE uid=1 ORDER BY price LIMIT 1000;
 
/* 查看 OPTIMIZER_TRACE 輸出 */
SELECT * FROM `information_schema`.`OPTIMIZER_TRACE`\G;
 
/* @b 保存 Innodb_rows_read 的當(dāng)前值 */
SELECT VARIABLE_VALUE INTO @b FROM PERFORMANCE_SCHEMA.session_status WHERE variable_name='Innodb_rows_read';
 
/* 計算 Innodb_rows_read 差值 */
SELECT @b-@a;

這個方法是通過查看 OPTIMIZER_TRACE 的結(jié)果來確認(rèn)的，你可以從number_of_tmp_files 中看到是否使用了臨時文件。

number_of_tmp_files 表示排序過程中使用的臨時文件數(shù)。你一定奇怪，我當(dāng)前測試的需要 0 個文件，表示排序可以直接在內(nèi)存中完成。如果是 n，則表示內(nèi)存放不下時，就需要使用外部排序，外部排序一般使用歸并排序算法?？珊唵卫斫?，MySQL 將需要排序的數(shù)據(jù)分成 n 份，每一份單獨排序后存在這些臨時文件中。然后把這 n 個有序文件再合并成一個有序的大文件。

注：當(dāng)如果sort_buffer_size超過了需要排序的數(shù)據(jù)量的大小，number_of_tmp_files 就是 0，表示排序可以直接在內(nèi)存中完成。

接下來，我再和你解釋一下上圖中其他兩個值的意思。

我們的示例表中有 99972 條滿足 uid = 1 的記錄，examined_rows=99972，表示參與排序的行數(shù)是 99972 行。

sort_mode 里面是 additional_fields。

• 1、< sort_key, rowid > 對應(yīng)的是MySQL 4.1之前的"原始排序模式"。表明排序緩沖區(qū)元組包含排序鍵值和原始表?的?id，排序后需要使??id進(jìn)?回表，這種算法也稱為original filesort algorithm(回表排序算法)；
• 2、< sort_key, additional_fields > 對應(yīng)的是MySQL 4.1以后引入的"修改后排序模式"。排序緩沖區(qū)元組包含排序鍵值和查詢所需要的列，排序后直接從緩沖區(qū)元組取數(shù)據(jù)，?需回表，這種算法也稱為modified filesort algorithm(不回表排序)；
• 3、< sort_key, packed_additional_fields > 是MySQL 5.7.3以后引入的進(jìn)一步優(yōu)化的"打包數(shù)據(jù)排序模式"。這類似上?種形式，但是附加的列(如varchar類型)緊密地打包在?起，?不是使?固定長度的編碼。

同時，最后一個查詢語句 select @b-@a 的返回結(jié)果是 99973。

那為啥不是上面那個 99972 呢？

這里需要注意的是，為了避免干擾，你可以把 internal_tmp_disk_storage_engine 設(shè)置成 MyISAM。否則，select @b-@a 的結(jié)果會顯示為 99973。這是因為查詢 OPTIMIZER_TRACE 這個表時，需要用到臨時表，而 internal_tmp_disk_storage_engine 的默認(rèn)值是 InnoDB。如果使用的是 InnoDB 引擎的話，把數(shù)據(jù)從臨時表取出來的時候，會讓 Innodb_rows_read 的值加 1。

三、rowid 排序

上面那個算法，只對原表的數(shù)據(jù)讀了一遍，剩下的操作都是在 sort_buffer 和臨時文件中執(zhí)行的。但這個算法有一個問題，就是如果查詢要返回的字段很多的話，那么 sort_buffer 里面要放的字段數(shù)太多，這樣內(nèi)存里能夠同時放下的行數(shù)很少，要分成很多個臨時文件，排序的性能會很差。所以如果單行很大，這個方法效率不夠好。

如果 MySQL 認(rèn)為排序的單行長度太大會怎么做呢？

下面來修改一個參數(shù)，讓 MySQL 采用另外一種算法。

SET max_length_for_sort_data = 16;

max_length_for_sort_data，是 MySQL 中專門控制用于排序的行數(shù)據(jù)的長度的一個參數(shù)。它的意思是，如果單行的長度超過這個值，MySQL 就認(rèn)為單行太大，要換一個算法。oid、price這2個字段的定義總長度是 28，我把 max_length_for_sort_data 設(shè)置為 16，我們再來看看計算過程有什么改變。新的算法放入 sort_buffer 的字段，只有要排序的列（即 price 字段）和主鍵 id。但這時，排序的結(jié)果就因為少了 price 字段的值，不能直接返回了，

整個執(zhí)行流程就變成如下所示的樣子：

• 初始化 sort_buffer，確定放入兩個字段，即 price 和 id；
• 從索引 uid 找到第一個滿足 uid= 1 條件的主鍵 id；
• 到主鍵 id 索引取出整行，取 price、id 這兩個字段，存入 sort_buffer 中；
• 從索引 uid 取下一個記錄的主鍵 id；
• 重復(fù)步驟 3、4 直到不滿足 uid= 1 條件為止；
• 對 sort_buffer 中的數(shù)據(jù)按照字段 price 進(jìn)行排序；
• 遍歷排序結(jié)果，取前 1000 行，并按照 id 的值回到原表中取出 oid、price 2個字段返回給客戶端。

對比全字段排序流程圖，rowid 排序多訪問了一次表 test 的主鍵索引，就是步驟 7。

說明：最后的“結(jié)果集”只是一個邏輯概念，實際上 MySQL 服務(wù)端從排序后的 sort_buffer 中依次取出 id，然后到原表查到 oid、price 這2個字段的結(jié)果，不需要在服務(wù)端再耗費內(nèi)存存儲結(jié)果，是直接返回給客戶端的。

那么根據(jù)這個時候執(zhí)行 select @b-@a，結(jié)果會是多少呢？

首先，圖中的 examined_rows 的值還是 99972，表示用于排序的數(shù)據(jù)是 99972 行。但是 select @b-@a 這個語句的值變成 100973 了。(比上面的 select @b-@a 99973 多了1000行，因為這時候除了排序過程外，在排序完成后，還要根據(jù) id 去原表取值。由于語句是 limit 1000，因此會多讀 1000 行）。

從 OPTIMIZER_TRACE 的結(jié)果中，你還能看到另外有個信息也變了。

• sort_mode 變成了 <sort_key, rowid>，表示參與排序的只有 price 和 id 這兩個字段。

四、全字段排序 與 rowid 排序 比較

如果 MySQL 實在是擔(dān)心排序內(nèi)存太小，會影響排序效率，才會采用 rowid 排序算法，這樣排序過程中一次可以排序更多行，但是需要再回到原表去取數(shù)據(jù)。

如果 MySQL 認(rèn)為內(nèi)存足夠大，會優(yōu)先選擇全字段排序，把需要的字段都放到 sort_buffer 中，這樣排序后就會直接從內(nèi)存里面返回查詢結(jié)果了，不用再回到原表去取數(shù)據(jù)。這也就體現(xiàn)了 MySQL 的一個設(shè)計思想：如果內(nèi)存夠，就要多利用內(nèi)存，盡量減少磁盤訪問。對于 InnoDB 表來說，rowid 排序會要求回表多造成磁盤讀，因此不會被優(yōu)先選擇。

MySQL 做排序是一個成本比較高的操作。是不是所有的 order by 都需要排序操作呢？如果不排序就能得到正確的結(jié)果，那對系統(tǒng)的消耗會小很多，語句的執(zhí)行時間也會變得更短。其實，并不是所有的 order by 語句，都需要排序操作的。從上面分析的執(zhí)行過程，我們可以看到，MySQL 之所以需要生成臨時表，并且在臨時表上做排序操作，其原因是原來的數(shù)據(jù)都是無序的。如果能夠保證從 uid 這個索引上取出來的行，天然就是按照 price 遞增排序的話，是不是就可以不用再排序了呢？所以，我們可以在這個市民表上創(chuàng)建一個 uid 和 price 的聯(lián)合索引，對應(yīng)的 SQL 語句是：

ALTER TABLE my_order ADD INDEX un_key (uid,price);

作為與 uid 索引的對比，我們來看看這個索引的示意圖。

在這個索引里面，我們依然可以用樹搜索的方式定位到第一個滿足 uid=1 的記錄，并且額外確保了，接下來按順序取“下一條記錄”的遍歷過程中，只要 uid 的值是 1，price 的值就一定是有序的。

這樣整個查詢過程的流程就變成了：

• 從索引 (uid,price) 找到第一個滿足 city= 1 條件的主鍵 id；
• 到主鍵 id 索引取出整行，取 oid、price 2個字段的值，作為結(jié)果集的一部分直接返回；
• 從索引 (uid,price) 取下一個記錄主鍵 id；
• 重復(fù)步驟 2、3，直到查到第 1000 條記錄，或者是不滿足 uid=1 條件時循環(huán)結(jié)束。

這個查詢過程不需要臨時表，也不需要排序。接下來，我們用 EXPLAIN 的結(jié)果來印證一下。

從圖中可以看到，Extra 字段中沒有 Using filesort 了，也就是不需要排序了。而且由于 (uid,price) 這個聯(lián)合索引本身有序，所以這個查詢也不用把 99972 行全都讀一遍，只要找到滿足條件的前 1000 條記錄就可以退出了。也就是說，在我們這個例子里，只需要掃描 1000 次。同樣看下 select @b-@a;

再稍微復(fù)習(xí)一下。覆蓋索引是指，索引上的信息足夠滿足查詢請求，不需要再回到主鍵索引上去取數(shù)據(jù)。Extra 字段里面多了“Using index”，表示的就是使用了覆蓋索引，性能上會快很多。

當(dāng)然，這里并不是說要為了每個查詢能用上覆蓋索引，就要把語句中涉及的字段都建上聯(lián)合索引，畢竟索引還是有維護(hù)代價的。這是一個需要權(quán)衡的決定。

到此這篇關(guān)于MySQL中order by的執(zhí)行過程的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL order by 內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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