Mysql查询优化器浅析（上）
?
Mysql
查询优化器浅析（上）
译者：杨万富
?
1
定义
?Mysql
查询优化器的工作是为查询语句选择合适的执行路径。查询优化器的代码一般是经常变动的，这和存储引擎不太一样。因此，需要理解最新版本的查询优化器是如何组织的，请参考相应的源代码。整体而言，优化器有很多相同性，对
mysql
一个版本的优化器做到整体掌握，理解起
mysql
新版本以及其他数据库的优化器都是类似的。
优化器会对查询语句进行转化，转化等价的查询语句。举个例子，优化器会将下面语句进行转化：
SELECT … WHERE 5=a;
转化后的等价语句为：
SELECT … WHERE a=5;
因为这两个语句的结果集是一致的，所以这两个语句是等价的。
这里我需要提出一点需要注意的，如果查询语句没带
order by
。查询语句
1
出现的结果为
(1,1),(2,2)
，查询语句
2
出现的结果为
(2,2),(1,1)
，我们会认为这是等价的，因为不带
order by
的查询语句是无序的，怎么排序都行。
?
2
代码组织
?
在内核当中
handle_select()
函数是处理查询语句的顶层函数，里面有两个分支，一个是处理带
union
的情况，另外一个是处理不带
union
的情况，这里我们只是列出一个简单的路径便于说明，调用层次见下图。
handle_select()
mysql_select()
JOIN::prepare()
setup_fields()
JOIN::optimize()?
optimize_cond()
opt_sum_query()
make_join_statistics()
? ?get_quick_record_count()
choose_plan()
optimize_straight_join()
best_access_path()
greedy_search()
best_extension_by_limited_search()
best_access_path()
find_best()
make_join_select()?
JOIN::exec()
?
上面的缩进表示函数的相互调用关系，因此可以看出
handle_select()
调用函数
mysql_select(),mysql_select()
调用
JOIN
。
mysql_select()
首先调用函数
JOIN
尽管出现了单词“
JOIN
”，这些优化函数是为所有的查询语句服务的，不管你是什么查询类型。
函数
optimize_cond()
和函数
opt_sum_query()
是执行一些转化操作。函数
make_join_statistics()
对所有可用索引统计信息进行分析。
?
3
常量转化
?
对类似下面的表达式可以进行转化：
WHERE column1 = column2 AND column2 = 'x';
?
因为我们知道：如果
A=B and B=C
，那么
A=C
。所以上面的表达式可以转化为：
WHERE column1 = 'x' ?AND column2 = 'x';
?
对于
column1
column2
，只要
<operator>
是属于下面的操作符之一就可以进行类似的转化：
=,<,>,<=,>=,<>,<=>,LIKE
?
从中我们也可以看出，对于
BETWEEN
的情况是不进行转换的。
?
4
无效代码的排除
?
见如下表达式：
WHERE 0=0 AND column1='y'
?
因为第一个条件是始终为
true
的，所以可以移除该条件，变为：
WHERE?column1='y'
?
?
再见如下表达式：
WHERE (0=1 AND s1=5) OR s1=7
?
因为前一个括号内的表达式始终为
false
，因此可以移除该表达式，变为：
WHERE s1=7
?
?
一些情况下甚至可以将整个
WHERE
子句去掉，见下面的表达式：
WHERE (0=1 AND s1=5)
?
我们可以看到，
WHERE
子句始终为
FALASE
，那么
WHERE
条件是不可能发生的。当然我们也可以讲，
WHERE
条件被优化掉了。
?
如果一个列的定义是不允许为
NULL
，那么：
WHERE not_null_column IS NULL
?
该条件是始终为
false
的，再看：
WHERE not_null_column IS NOT NULL
?
该条件是始终为
true
的，因此这样的表达式也是可以从条件表达式中删除的。
?
当然，也是有特殊情况的，比如在
out join
中，被定义为
NOT NULL
的列也可能包含
NULL
值。在这种情况下，
IS NULL
条件是被保留的。
?
?
当然优化器没有对所有的情况进行检测，因为这实在太复杂了。举个例子：
CREATE TABLE Table1(column1 CHAR(1));
…
SELECT * FROM Table1 WHERE column1 = 'Canada';
?
尽管该条件是无效条件，优化器也不会将它移除。
?
5
常量计算
?
如下表达式：
WHERE columb1 = 1 + 2
?
转化为：
WHERE columb1 = 3
?
?
6
常量以及常量表
?
常量表的定义如下：
1)?
一个表只有
0
行或者
1
行数据。
2)?
在
WHERE
子句中包含条件
column = constant
，并且这些列是
primary key
，或者这些列是
UNIQUE
（假设该
UNIQUE
同时被定义为
NOT NULL
）。这样生成的查询结果也可以成为常量表。
?
?
如果表
Table0
定义中包含：
… PRIMARY?KEY(column1,column2)
再看下面的语法：
FROM?Table0 … WHERE column1=5 AND column2=7 …
?
那么该语句返回的就是常量表。
?
举个更简单的情况，建设
Table1
定义中包含
:
… unique_not_null_column INT NOT NULL UNIQUE
?
再看下面的语法：
FROM Table1 ... WHERE unique_not_null_column=5
?
该语句返回的也是常量表。
?
?
从例子中我们可以看出常量表最多只有
1
个行值。
MySQL
会预先评估常量表，找出这个值，然后将这个值引入到查询语句中进行优化，举例如下：
SELECT Table1.unique_not_null_column, Table2.any_column
? FROM Table1, Table2
? WHERE Table1.unique_not_null_column = Table2.any_column
? AND Table1.unique_not_null_column = 5;
?
在评估这个查询语句时，
MySQL
首先发现通过
Table1.unique_not_null_column
条件的限制，
Table1
会变成一个常量表。然后，取回该值。
?
如果取回操作失败（
Table1
中没有行满足条件
unique_not_null_column = 5
），那么该常量表就包含
0
行，那么如果对该语句执行
EXPLAIN
操作，会得到提示信息：
Impossible WHERE noticed after reading const tables
?
另外一种情况是取回操作成功（
Table1
中严格只有一行满足条件
unique_not_null_column = 5
），那么常量表中包含一条数据，并且
MySQL
会将查询语句转化为：
SELECT 5, Table2.any_column
? FROM Table1, Table2
? WHERE 5 = Table2.any_column
? AND 5 = 5;
?
实际上，这个例子是个复杂的例子，这里面也用到了上文所说的常量转化。
?
?
