MySQL 条件下推与排序优化实例--MySQL8.035

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MySQL数据库衍生出很多兼容他的数据库产品，Mariadb、OceanBase (开源mysql兼容版本)、PolarDB for MySQL 等这些数据库产品都兼容MySQL.国产的项目不允许有MySQL的存在，导致大部分乙方的产品都在研究信创数据库，dump 完Oracle，继续dump MySQL.

所以这是一个系列，这里将使用MySQL,以及国产数据库产生同样的数据，进行他们查询规则的分析，看看是否有差异，为后续接受国产数据库，和新的项目做准备。本期是MySQL 8.035,针对这个版本在查询分析中的一些问题和特色进行分析和总结。

在进行总结前我们要产生测试数据。

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS test;
USE test;

CREATE TABLE users (
    user_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    username VARCHAR(50),
    email VARCHAR(100),
    signup_date DATE
);

CREATE TABLE products (
    product_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(100),
    price FLOAT,
    created_at DATE
);

CREATE TABLE orders (
    order_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    user_id INT,
    product_id INT,
    order_date DATE,
    amount FLOAT,
    note TEXT,
    FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(user_id),
    FOREIGN KEY (product_id) REFERENCES products(product_id)
);

DELIMITER $$

CREATE FUNCTION rand_string(n INT) RETURNS VARCHAR(255)
DETERMINISTIC
BEGIN
    DECLARE chars VARCHAR(62) DEFAULT 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789';
    DECLARE result VARCHAR(255) DEFAULT '';
    DECLARE i INT DEFAULT 0;
    WHILE i < n DO
        SET result = CONCAT(result, SUBSTRING(chars, FLOOR(1 + RAND() * 62), 1));
        SET i = i + 1;
    END WHILE;
    RETURN result;
END$$

DELIMITER ;

DELIMITER $$

CREATE PROCEDURE insert_users(IN total INT)
BEGIN
    DECLARE i INT DEFAULT 0;
    WHILE i < total DO
        INSERT INTO users (username, email, signup_date)
        VALUES (
            rand_string(8),
            CONCAT(rand_string(5), '@example.com'),
            DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL FLOOR(RAND() * 365 * 5) DAY)
        );
        SET i = i + 1;
    END WHILE;
END$$

DELIMITER ;

DELIMITER $$

CREATE PROCEDURE insert_products(IN total INT)
BEGIN
    DECLARE i INT DEFAULT 0;
    WHILE i < total DO
        INSERT INTO products (name, price, created_at)
        VALUES (
            rand_string(10),
            ROUND(RAND() * 5000, 2),
            DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL FLOOR(RAND() * 365 * 5) DAY)
        );
        SET i = i + 1;
    END WHILE;
END$$

DELIMITER ;

DELIMITER $$

CREATE PROCEDURE insert_orders(IN total INT)
BEGIN
    DECLARE i INT DEFAULT 0;
    DECLARE uid INT;
    DECLARE pid INT;
    DECLARE user_count INT;
    DECLARE product_count INT;

    SELECT COUNT(*) INTO user_count FROM users;
    SELECT COUNT(*) INTO product_count FROM products;

    WHILE i < total DO
        SET uid = FLOOR(1 + RAND() * user_count);
        SET pid = FLOOR(1 + RAND() * product_count);
        INSERT INTO orders (user_id, product_id, order_date, amount, note)
        VALUES (
            uid,
            pid,
            DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL FLOOR(RAND() * 365 * 5) DAY),
            ROUND(RAND() * 100, 2),
            rand_string(20)
        );
        SET i = i + 1;
    END WHILE;
END$$

DELIMITER ;

-- 插入 10000 用户
CALL insert_users(10000);

-- 插入 1000 产品
CALL insert_products(1000);

-- 插入 100000 订单
CALL insert_orders(100000);

上面测试数据，产生3张表

mysql: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 14
Server version: 8.0.35 MySQL Community Server - GPL

Copyright (c) 2000, 2023, Oracle and/or its affiliates.

Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.

Type 'help;' or '\h'forhelp. Type '\c' to clear the current input statement.

mysql> use test;
Database changed
mysql> show tables;
+----------------+
| Tables_in_test |
+----------------+
| orders         |
| products       |
| users          |
+----------------+
3 rows inset (0.03 sec)

mysql> 

这里这三张表之间的关系为

1. users 表 （用户表） 主键：user_id

表示一个注册用户

一个用户可以创建多个订单（1 对多）

1. products 表 （产品表） 主键：product_id

表示一个商品

一个产品可以被多个订单引用（1 对多）

1. orders 表 （订单表） 主键：order_id

外键：user_id -> users(user_id)

外键：product_id -> products(product_id)

表示某个用户下了某个产品的订单

问题1：过滤条件到底写在表链接中，还是写到where 条件中，我们看下面的图

两种查询的写法，一个是将order_date的时间过滤写到 inner join中的一行，二另一个写到了where条件中，在实际的应用中我们该怎么写。

1  先分清inner join 和 left join，在inner join 中是匹配两个表之间重合的数据，相当于交集，则可以把where的条件上推，写成图2的方式，如果是写成left join 而我们的where 条件中的过滤是左表，则还是可以把where条件写到上面，但如果过滤条件的表是右面的表，且使用的是left join，则不能把时间的条件写到 join后，而是需要写到where 条件中。我们可以用下面的表格来表达，简述中的意思。

在MySQL中，条件下推 是一种优化策略：将 WHERE 或 JOIN 的过滤条件尽可能早地应用在执行计划中，通常是在访问表数据前或刚开始访问时，从而减少不必要的数据访问和中间结果的行数。

在我们上图的执行中，可以多次运行两种语句观察具体的执行时间，在观察中我发现一些规律和问题。

一、在where条件中撰写条件，比在join后跟上过滤条件，运行的时间总是 where条件使用更多的时间。

二、如果将where条件上移，则需要建立更适合的索引，需要建立 user_id,order_date的联合索引在orders表中。

问题2 在多表查询中的排序问题和优化

在早期的MySQL数据库中，对于几个词老手都是敏感的

1  倒排 2  filesort 3  临时表

问题 1，什么情况可以避免使用filesort 在有排序的情况下

答：在查询的字段都在索引中，且排序的字段为这个索引的第一个字段的情况下，是无需进行filesort的，这里的原理为数据给付的时候已经是按照排序进行给付的，所以无需再获取数据后，在进行二次排序。

我们可以看下面的案例，第一个案例是有排序覆盖索引的情况下，查询没有进行usering filesort,第二个案例，我们删除了索引，则查询走了using filesort

这部分在MySQL有一些特殊的情况和优化的手段，一个字解释就是拆。

我们以上面的例子中，如果要进行大量返回值的排序后的查询，我们可以用这样的方法,返回的数据太多的情况下采用这样的方案有助于解耦和降低filesoft时的性能消耗。

SELECT  user_id 
FROM users 
WHERE user_id in (1,...,1000) ORDER BY signup_date DESC LIMIT 900;

SELECT user_id,user_name FROM orders WHERE id IN (user_id);

在排序的写法中还有一种要不得就是随即函数，这样的写法中最大的问题为结果的每行都要进行一次rand()函数的计算。

SELECT  user_id 
FROM users 
WHERE user_id in (1,.....,1000) ORDER BY rand() DESC LIMIT 1;

其实如果是想抽取一个随机的数据并给付结果，是可以通过下面的方案来进行的。也就是给一个确定的值。不要在ORDER BY 中进行计算。具体的方案是

explain SELECT  user_id 
FROM users 
WHERE user_id in (1,999,34,23,56,564,1000) ORDER BY rand() DESC LIMIT 1;

可以撰写成下方的样子，数字7是可以改变的，在有多少值的情况下，可以改成多少。

explain SELECT user_id, username
FROM users
WHERE user_id = (
  SELECT CAST(SUBSTRING_INDEX(SUBSTRING_INDEX('1,999,34,23,56,564,1000', ',', n), ',', -1) AS UNSIGNED)
  FROM (
    SELECT FLOOR(1 + RAND() * 7) AS n
  ) AS rand_pos
);

最后进行一个总结，MySQL在查询中由于本身数据处理引擎比较弱，很多复杂的语句需要进行拆分，同时在mysql中的条件下推 predicate Pushdown 要会使用，分清楚什么时候可以把条件写到 JOIN中，什么时候不可以会导致业务逻辑错误。