不看后悔的騰訊面試題：SQL語句為什么執行的很慢？
說實話，這個問題可以涉及到 MySQL 的很多核心知識，可以扯出一大堆，就像要考你計算機網絡的知識時，問你“輸入URL回車之后，究竟發生了什么”一樣，看看你能說出多少了。
之前騰訊面試的實話，也問到這個問題了，不過答的很不好，之前沒去想過相關原因，導致一時之間扯不出來。所以今天，我帶大家來詳細扯一下有哪些原因，相信你看完之后一定會有所收獲，不然你打我。
分類討論：
一條 SQL 語句執行的很慢，那是每次執行都很慢呢?還是大多數情況下是正常的，偶爾出現很慢呢?所以我覺得，我們還得分以下兩種情況來討論。
- 大多數情況是正常的，只是偶爾會出現很慢的情況。
- 在數據量不變的情況下，這條SQL語句一直以來都執行的很慢。
針對這兩種情況，我們來分析下可能是哪些原因導致的。
一、針對偶爾很慢的情況
一條 SQL 大多數情況正常，偶爾才能出現很慢的情況，針對這種情況，我覺得這條SQL語句的書寫本身是沒什么問題的，而是其他原因導致的，那會是什么原因呢?
1、數據庫在刷新臟頁
當我們要往數據庫插入一條數據、或者要更新一條數據的時候，我們知道數據庫會在內存中把對應字段的數據更新了，但是更新之后，這些更新的字段并不會馬上同步持久化到磁盤中去，而是把這些更新的記錄寫入到 redo log 日記中去，等到空閑的時候，在通過 redo log 里的日記把***的數據同步到磁盤中去。
不過，redo log 里的容量是有限的，如果數據庫一直很忙，更新又很頻繁，這個時候 redo log 很快就會被寫滿了，這個時候就沒辦法等到空閑的時候再把數據同步到磁盤的，只能暫停其他操作，全身心來把數據同步到磁盤中去的，而這個時候，就會導致我們平時正常的SQL語句突然執行的很慢，所以說，數據庫在在同步數據到磁盤的時候，就有可能導致我們的SQL語句執行的很慢了。
2、拿不到鎖
這個就比較容易想到了，我們要執行的這條語句，剛好這條語句涉及到的表，別人在用，并且加鎖了，我們拿不到鎖，只能慢慢等待別人釋放鎖了。或者，表沒有加鎖，但要使用到的某個一行被加鎖了，這個時候，我也沒辦法啊。
如果要判斷是否真的在等待鎖，我們可以用 show processlist這個命令來查看當前的狀態哦，這里我要提醒一下，有些命令***記錄一下，反正，我被問了好幾個命令，都不知道怎么寫，呵呵。
下來我們來訪分析下第二種情況，我覺得第二種情況的分析才是最重要的。
二、針對一直都這么慢的情況
如果在數據量一樣大的情況下，這條 SQL 語句每次都執行的這么慢，那就就要好好考慮下你的 SQL 書寫了，下面我們來分析下哪些原因會導致我們的 SQL 語句執行的很不理想。
我們先來假設我們有一個表，表里有下面兩個字段,分別是主鍵 id，和兩個普通字段 c 和 d。
- mysql> CREATE TABLE `t` (
- `id` int(11) NOT NULL,
- `c` int(11) DEFAULT NULL,
- `d` int(11) DEFAULT NULL,
- PRIMARY KEY (`id`)
- ) ENGINE=InnoDB;
1、沒用到索引
沒有用上索引，我覺得這個原因是很多人都能想到的，例如你要查詢這條語句：
- select * from t where 100 <c and c < 100000;
1)字段沒有索引
剛好你的 c 字段上沒有索引，那么抱歉，只能走全表掃描了，你就體驗不會索引帶來的樂趣了，所以，這回導致這條查詢語句很慢。
2)字段有索引，但卻沒有用索引
好吧，這個時候你給 c 這個字段加上了索引，然后又查詢了一條語句：
- select * from t where c - 1 = 1000;
我想問大家一個問題，這樣子在查詢的時候會用索引查詢嗎?
答是不會，如果我們在字段的左邊做了運算，那么很抱歉，在查詢的時候，就不會用上索引了，所以呢，大家要注意這種字段上有索引，但由于自己的疏忽，導致系統沒有使用索引的情況了。
正確的查詢應該如下：
- select * from t where c = 1000 + 1;
有人可能會說，右邊有運算就能用上索引?難道數據庫就不會自動幫我們優化一下，自動把 c - 1=1000 自動轉換為 c = 1000+1。
不好意思，確實不會幫你，所以，你要注意了。
3)函數操作導致沒有用上索引
如果我們在查詢的時候，對字段進行了函數操作，也是會導致沒有用上索引的，例如：
- select * from t where pow(c,2) = 1000;
這里我只是做一個例子，假設函數 pow 是求 c 的 n 次方，實際上可能并沒有 pow(c,2)這個函數。其實這個和上面在左邊做運算也是很類似的。
所以呢，一條語句執行都很慢的時候，可能是該語句沒有用上索引了，不過具體是啥原因導致沒有用上索引的呢，你就要會分析了，我上面列舉的三個原因，應該是出現的比較多的吧。
2、數據庫自己選錯索引
我們在進行查詢操作的時候，例如：
- select * from t where 100 < c and c < 100000;
我們知道，主鍵索引和非主鍵索引是有區別的，主鍵索引存放的值是整行字段的數據，而非主鍵索引上存放的值不是整行字段的數據，而且存放主鍵字段的值。不大懂的可以看我這篇文章：《面試小知識：MySQL索引相關》，里面有說到主鍵索引和非主鍵索引的區別。
也就是說，我們如果走 c 這個字段的索引的話，***會查詢到對應主鍵的值，然后，再根據主鍵的值走主鍵索引，查詢到整行數據返回。
好吧扯了這么多，其實我就是想告訴你，就算你在 c 字段上有索引，系統也并不一定會走 c 這個字段上的索引，而是有可能會直接掃描掃描全表，找出所有符合 100 < c and c < 100000 的數據。
為什么會這樣呢?
其實是這樣的，系統在執行這條語句的時候，會進行預測：究竟是走 c 索引掃描的行數少，還是直接掃描全表掃描的行數少呢?顯然，掃描行數越少當然越好了，因為掃描行數越少，意味著I/O操作的次數越少。
如果是掃描全表的話，那么掃描的次數就是這個表的總行數了，假設為 n;而如果走索引 c 的話，我們通過索引 c 找到主鍵之后，還得再通過主鍵索引來找我們整行的數據，也就是說，需要走兩次索引。而且，我們也不知道符合 100 c < and c < 10000 這個條件的數據有多少行，萬一這個表是全部數據都符合呢?這個時候意味著，走 c 索引不僅掃描的行數是 n，同時還得每行數據走兩次索引。
所以呢，系統是有可能走全表掃描而不走索引的。
那系統是怎么判斷呢?
判斷來源于系統的預測，也就是說，如果要走 c 字段索引的話，系統會預測走 c 字段索引大概需要掃描多少行。如果預測到要掃描的行數很多，它可能就不走索引而直接掃描全表了。
那么問題來了，系統是怎么預測判斷的呢?這里我給你講下系統是怎么判斷的吧，雖然這個時候我已經寫到脖子有點酸了。
系統是通過索引的區分度來判斷的，一個索引上不同的值越多，意味著出現相同數值的索引越少，意味著索引的區分度越高。我們也把區分度稱之為基數，即區分度越高，基數越大。所以呢，基數越大，意味著符合 100 < c and c < 10000 這個條件的行數越少。
所以呢，一個索引的基數越大，意味著走索引查詢越有優勢。
那么問題來了，怎么知道這個索引的基數呢?
系統當然是不會遍歷全部來獲得一個索引的基數的，代價太大了，索引系統是通過遍歷部分數據，也就是通過采樣的方式，來預測索引的基數的。
扯了這么多，重點的來了：
既然是采樣，那就有可能出現失誤的情況，也就是說，c 這個索引的基數實際上是很大的，但是采樣的時候，卻很不幸，把這個索引的基數預測成很小。例如你采樣的那一部分數據剛好基數很小，然后就誤以為索引的基數很小。然后就呵呵，系統就不走 c 索引了，直接走全部掃描了。
所以呢，說了這么多，得出結論：由于統計的失誤，導致系統沒有走索引，而是走了全表掃描，而這，也是導致我們 SQL 語句執行的很慢的原因。
這里我聲明一下，系統判斷是否走索引，掃描行數的預測其實只是原因之一，這條查詢語句是否需要使用使用臨時表、是否需要排序等也是會影響系統的選擇的。
不過呢，我們有時候也可以通過強制走索引的方式來查詢，例如：
- select * from t force index(a) where c < 100 and c < 100000;
我們也可以通過：
- show index from t;
來查詢索引的基數和實際是否符合，如果和實際很不符合的話，我們可以重新來統計索引的基數，可以用這條命令：
- analyze table t;
來重新統計分析。
既然會預測錯索引的基數，這也意味著，當我們的查詢語句有多個索引的時候，系統有可能也會選錯索引哦，這也可能是 SQL 執行的很慢的一個原因。
好吧，就先扯這么多了，你到時候能扯出這么多，我覺得已經很棒了，下面做一個總結。
三、總結
以上是我的總結與理解，***一個部分，我怕很多人不大懂數據庫居然會選錯索引，所以我詳細解釋了一下，下面我對以上做一個總結。
一個 SQL 執行的很慢，我們要分兩種情況討論：
大多數情況下很正常，偶爾很慢，則有如下原因：
- 數據庫在刷新臟頁，例如 redo log 寫滿了需要同步到磁盤。
- 執行的時候，遇到鎖，如表鎖、行鎖。
這條 SQL 語句一直執行的很慢，則有如下原因：
- 沒有用上索引：例如該字段沒有索引;由于對字段進行運算、函數操作導致無法用索引。
- 數據庫選錯了索引。
作者介紹
帥地，訂閱號「苦逼的碼農」作者，專注于計算機基礎、數據結構與算法、Java等領域。
