實戰(zhàn)！聊聊如何解決MySQL深分頁問題

前言

我們?nèi)粘Ｗ龇猪撔枨髸r，一般會用limit實現(xiàn)，但是當(dāng)偏移量特別大的時候，查詢效率就變得低下。本文將分四個方案，討論如何優(yōu)化MySQL百萬數(shù)據(jù)的深分頁問題，并附上最近優(yōu)化生產(chǎn)慢SQL的實戰(zhàn)案例。

limit深分頁為什么會變慢？

先看下表結(jié)構(gòu)哈：

CREATE?TABLE?account?(
??id?int(11)?NOT?NULL?AUTO_INCREMENT?COMMENT?'主鍵Id',
??name?varchar(255)?DEFAULT?NULL?COMMENT?'賬戶名',
??balance?int(11)?DEFAULT?NULL?COMMENT?'余額',
??create_time?datetime?NOT?NULL?COMMENT?'創(chuàng)建時間',
??update_time?datetime?NOT?NULL?ON?UPDATE?CURRENT_TIMESTAMP?COMMENT?'更新時間',
??PRIMARY?KEY?(id),
??KEY?idx_name?(name),
??KEY?idx_update_time?(update_time)?//索引
)?ENGINE=InnoDB?AUTO_INCREMENT=1570068?DEFAULT?CHARSET=utf8?ROW_FORMAT=REDUNDANT?COMMENT='賬戶表';
假設(shè)深分頁的執(zhí)行SQL如下：

select?id,name,balance?from?account?where?update_time>?'2020-09-19'?limit?100000,10;
這個SQL的執(zhí)行時間如下：

執(zhí)行完需要0.742秒，深分頁為什么會變慢呢？如果換成 limit 0,10，只需要0.006秒哦

我們先來看下這個SQL的執(zhí)行流程：

1. 通過普通二級索引樹idx_update_time，過濾update_time條件，找到滿足條件的記錄ID。
2. 通過ID，回到主鍵索引樹，找到滿足記錄的行，然后取出展示的列（回表）
3. 掃描滿足條件的100010行，然后扔掉前100000行，返回。

執(zhí)行計劃如下：

SQL變慢原因有兩個：

1. limit語句會先掃描offset n行，然后再丟棄掉前offset行，返回后n行數(shù)據(jù)。也就是說limit 100000,10，就會掃描100010行，而limit 0,10，只掃描10行。
2. limit 100000,10 掃描更多的行數(shù)，也意味著回表更多的次數(shù)。

通過子查詢優(yōu)化

因為以上的SQL，回表了100010次，實際上，我們只需要10條數(shù)據(jù)，也就是我們只需要10次回表其實就夠了。因此，我們可以通過減少回表次數(shù)來優(yōu)化。

回顧B 樹結(jié)構(gòu)

那么，如何減少回表次數(shù)呢？我們先來復(fù)習(xí)下B 樹索引結(jié)構(gòu)哈~

InnoDB中，索引分主鍵索引（聚簇索引）和二級索引

• 主鍵索引，葉子節(jié)點存放的是整行數(shù)據(jù)
• 二級索引，葉子節(jié)點存放的是主鍵的值。

把條件轉(zhuǎn)移到主鍵索引樹

如果我們把查詢條件，轉(zhuǎn)移回到主鍵索引樹，那就可以減少回表次數(shù)啦。轉(zhuǎn)移到主鍵索引樹查詢的話，查詢條件得改為主鍵id了，之前SQL的update_time這些條件咋辦呢？抽到子查詢那里嘛~

子查詢那里怎么抽的呢？因為二級索引葉子節(jié)點是有主鍵ID的，所以我們直接根據(jù)update_time來查主鍵ID即可，同時我們把 limit 100000的條件，也轉(zhuǎn)移到子查詢，完整SQL如下：

select?id,name,balance?FROM?account?where?id?>=?(select?a.id?from?account?a?where?a.update_time?>=?'2020-09-19'?limit?100000,?1)?LIMIT?10;寫漏了，可以補下時間條件在外面
查詢效果一樣的，執(zhí)行時間只需要0.038秒！

我們來看下執(zhí)行計劃

由執(zhí)行計劃得知，子查詢 table a查詢是用到了idx_update_time索引。首先在索引上拿到了聚集索引的主鍵ID,省去了回表操作，然后第二查詢直接根據(jù)第一個查詢的 ID往后再去查10個就可以了!

因此，這個方案是可以的~

INNER JOIN 延遲關(guān)聯(lián)

延遲關(guān)聯(lián)的優(yōu)化思路，跟子查詢的優(yōu)化思路其實是一樣的：都是把條件轉(zhuǎn)移到主鍵索引樹，然后減少回表。不同點是，延遲關(guān)聯(lián)使用了inner join代替子查詢。

優(yōu)化后的SQL如下：

SELECT??acct1.id,acct1.name,acct1.balance?FROM?account?acct1?INNER?JOIN?(SELECT?a.id?FROM?account?a?WHERE?a.update_time?>=?'2020-09-19'?ORDER?BY?a.update_time?LIMIT?100000,?10)?AS??acct2?on?acct1.id=?acct2.id;
查詢效果也是杠桿的，只需要0.034秒

執(zhí)行計劃如下：

查詢思路就是，先通過idx_update_time二級索引樹查詢到滿足條件的主鍵ID，再與原表通過主鍵ID內(nèi)連接，這樣后面直接走了主鍵索引了，同時也減少了回表。

標(biāo)簽記錄法

limit 深分頁問題的本質(zhì)原因就是：偏移量（offset）越大，mysql就會掃描越多的行，然后再拋棄掉。這樣就導(dǎo)致查詢性能的下降。

其實我們可以采用標(biāo)簽記錄法，就是標(biāo)記一下上次查詢到哪一條了，下次再來查的時候，從該條開始往下掃描。就好像看書一樣，上次看到哪里了，你就折疊一下或者夾個書簽，下次來看的時候，直接就翻到啦。

假設(shè)上一次記錄到100000，則SQL可以修改為：

select??id,name,balance?FROM?account?where?id?>?100000?order?by?id?limit?10;
這樣的話，后面無論翻多少頁，性能都會不錯的，因為命中了id索引。但是這種方式有局限性：需要一種類似連續(xù)自增的字段。

使用between...and...

很多時候，可以將limit查詢轉(zhuǎn)換為已知位置的查詢，這樣MySQL通過范圍掃描between...and，就能獲得到對應(yīng)的結(jié)果。

如果知道邊界值為100000，100010后，就可以這樣優(yōu)化：

select??id,name,balance?FROM?account?where?id?between?100000?and?100010?order?by?id;


手把手實戰(zhàn)案例

我們一起來看一個實戰(zhàn)案例哈。假設(shè)現(xiàn)在有表結(jié)構(gòu)如下，并且有200萬數(shù)據(jù).

CREATE?TABLE?account?(
?id?varchar(32)?COLLATE?utf8_bin?NOT?NULL?COMMENT?'主鍵',
?account_no?varchar(64)?COLLATE?utf8_bin?NOT?NULL?DEFAULT?''?COMMENT?'賬號'
?amount?decimal(20,2)?DEFAULT?NULL?COMMENT?'金額'
?type?varchar(10)?COLLATE?utf8_bin?DEFAULT?NULL?COMMENT?'類型A，B'
?create_time?datetime?DEFAULT?NULL?COMMENT?'創(chuàng)建時間',
?update_time?datetime?DEFAULT?NULL?COMMENT?'更新時間',
?PRIMARY?KEY?(id),
?KEY?`idx_account_no`?(account_no),
?KEY?`idx_create_time`?(create_time)
?)?ENGINE=InnoDB?DEFAULT?CHARSET=utf8?COLLATE=utf8_bin?COMMENT='賬戶表'?
業(yè)務(wù)需求是這樣：獲取最2021年的A類型賬戶數(shù)據(jù)，上報到大數(shù)據(jù)平臺。

一般思路的實現(xiàn)方式

很多伙伴接到這么一個需求，會直接這么實現(xiàn)了：

//查詢上報總數(shù)量
Integer?total?=?accountDAO.countAccount();

//查詢上報總數(shù)量對應(yīng)的SQL
'countAccount'?resultType="java.lang.Integer">
??seelct?count(1)?
??from?account
??where?create_time?>='2021-01-01?00:00:00'
??and??type?='A'


//計算頁數(shù)
int?pageNo?=?total?%?pageSize?==?0???total?/?pageSize?:?(total?/?pageSize? ?1);

//分頁查詢，上報
for(int?i?=?0;?i??List?list?=?accountDAO.listAccountByPage(startRow,pageSize);
?startRow?=?(pageNo-1)*pageSize;
?//上報大數(shù)據(jù)
?postBigData(list);
}
?
//分頁查詢SQL（可能存在limit深分頁問題，因為account表數(shù)據(jù)量幾百萬）
'listAccountByPage'?>
??seelct?*?
??from?account
??where?create_time?>='2021-01-01?00:00:00'
??and??type?='A'
??limit?#{startRow},#{pageSize}



實戰(zhàn)優(yōu)化方案

以上的實現(xiàn)方案，會存在limit深分頁問題，因為account表數(shù)據(jù)量幾百萬。那怎么優(yōu)化呢？

其實可以使用標(biāo)簽記錄法，有些伙伴可能會有疑惑，id主鍵不是連續(xù)的呀，真的可以使用標(biāo)簽記錄？

當(dāng)然可以，id不是連續(xù)，我們可以通過order by讓它連續(xù)嘛。優(yōu)化方案如下：

//查詢最小ID
String??lastId?=?accountDAO.queryMinId();

//查詢最小ID對應(yīng)的SQL
"queryMinId"?returnType=“java.lang.String”>
select?MIN(id)?
from?account
where?create_time?>='2021-01-01?00:00:00'
and?type?='A'


//一頁的條數(shù)
Integer?pageSize?=?100;

List?list?;
do{
???list?=?listAccountByPage(lastId,pageSize);
???//標(biāo)簽記錄法，記錄上次查詢過的Id
???lastId?=?list.get(list,size()-1).getId();
????//上報大數(shù)據(jù)
????postBigData(list);
}while(CollectionUtils.isNotEmpty(list));

"listAccountByPage">
??select?*?
??from?account?
??where?create_time?>='2021-01-01?00:00:00'
??and?id?>?#{lastId}
??and?type?='A'
??order?by?id?asc??
??limit?#{pageSize}