:::warning MySQL有两种方式生成有序的结果：

  1. 通过排序操作；
  2. 按照索引顺序扫描； :::
    1. CREATE TABLE `t` (
    2. `id` int(11) NOT NULL,
    3. `city` varchar(16) NOT NULL,
    4. `name` varchar(16) NOT NULL,
    5. `age` int(11) NOT NULL,
    6. `addr` varchar(128) DEFAULT NULL,
    7. PRIMARY KEY (`id`),
    8. KEY `city` (`city`)
    9. ) ENGINE=InnoDB;
select city,name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000;

order by查询语句如何执行的？

全字段排序

在 city 字段上创建索引之后，我们用 explain 命令来看看这个语句的执行情况。
image.png
Extra 这个字段中的Using filesort表示的就是需要排序，MySQL 会给每个线程分配一块内存用于排序，称为 sort_buffer。

  1. 初始化 sort_buffer，确定放入 name、city、age 这三个字段；
  2. 从索引 city 找到第一个满足 city=’杭州’条件的主键 id；
  3. 到主键 id 索引取出整行，取 name、city、age 三个字段的值，存入 sort_buffer 中；
  4. 从索引 city 取下一个记录的主键 id；
  5. 重复步骤 3、4 直到 city 的值不满足查询条件为止；
  6. 对 sort_buffer 中的数据按照字段 name 做快速排序；
  7. 按照排序结果取前 1000 行返回给客户端。

“按 name 排序”这个动作，可能在内存中完成，也可能需要使用外部排序，这取决于排序所需的内存和参数 sort_buffer_size。

sort_buffer_size，就是 MySQL 为排序开辟的内存（sort_buffer）的大小。如果要排序的数据量小于 sort_buffer_size，排序就在内存中完成。但如果排序数据量太大，内存放不下，则不得不利用磁盘临时文件辅助排序。

rowid排序

在上面这个算法过程里面，只对原表的数据读了一遍，剩下的操作都是在 sort_buffer 和临时文件中执行的。但这个算法有一个问题，就是如果查询要返回的字段很多的话，那么 sort_buffer 里面要放的字段数太多，这样内存里能够同时放下的行数很少，要分成很多个临时文件，排序的性能会很差。

SET max_length_for_sort_data = 16;

max_length_for_sort_data，是 MySQL 中专门控制用于排序的行数据的长度的一个参数。它的意思是，如果单行的长度超过这个值，MySQL 就认为单行太大，要换一个算法。

新的算法放入 sort_buffer 的字段，只有要排序的列（即 name 字段）和主键 id。但这时，排序的结果就因为少了 city 和 age 字段的值，不能直接返回了，整个执行流程就变成如下所示的样子：

  1. 初始化 sort_buffer，确定放入两个字段，即 name 和 id；
  2. 从索引 city 找到第一个满足 city=’杭州’条件的主键 id；
  3. 到主键 id 索引取出整行，取 name、id 这两个字段，存入 sort_buffer 中；
  4. 从索引 city 取下一个记录的主键 id；
  5. 重复步骤 3、4 直到不满足 city=’杭州’条件为止；
  6. 对 sort_buffer 中的数据按照字段 name 进行排序；
  7. 遍历排序结果，取前 1000 行，并按照 id 的值回到原表中取出 city、name 和 age 三个字段返回给客户端。

rowid 排序多访问了一次表 t 的主键索引，就是步骤 7。

2种排序对比

如果 MySQL 实在是担心排序内存太小，会影响排序效率，才会采用 rowid 排序算法，这样排序过程中一次可以排序更多行，但是需要再回到原表去取数据。

如果 MySQL 认为内存足够大，会优先选择全字段排序，把需要的字段都放到 sort_buffer 中，这样排序后就会直接从内存里面返回查询结果了，不用再回到原表去取数据。

这也就体现了 MySQL 的一个设计思想：如果内存够，就要多利用内存，尽量减少磁盘访问。

对于 InnoDB 表来说，rowid 排序会要求回表多造成磁盘读，因此不会被优先选择。

使用索引扫描进行排序

限制条件

MySQL可以使用同一个索引既满足排序，又用于查找行。

  • 只有当索引的列顺序和order by子句的顺序完全一致，并且order by 子句的所有列的排序方向（正序或者倒序）都一样时，MySQL才能用索引来对结果做排序。
  • 如果查询需要关联多张表，则只有当order by子句引用的字段全部是第一张表时，才能使用索引做排序。
  • order by子句需要满足索引的最左前缀的要求，否则，MySQL都需要执行排序操作，而无法利用索引做排序。
  • 有一种情况下order by子句可以不用满足最左前缀，那就是前导列为常量的时候。
    rental_date(rental_date,inventory_id,customer_id)

    select
rental_id,
staff_id
from
rental
where
rental_date = '2022-03-18'
order by
inventory_id,
customer_id;
    上面的例子：即使order by 子句不满足索引的最左前缀的要求，也可以用于查询排序，因为索引的第一列被指定为一个常数。

原理解析

并不是所有的 order by 语句，都需要排序操作的。从上面分析的执行过程，我们可以看到，MySQL 之所以需要生成临时表，并且在临时表上做排序操作，其原因是原来的数据都是无序的。

如果能够保证从 city 这个索引上取出来的行，天然就是按照 name 递增排序的话，是不是就可以不用再排序了呢？

在这个市民表上创建一个 city 和 name 的联合索引：

alter table t add index city_user(city, name);

在这个索引里面，我们依然可以用树搜索的方式定位到第一个满足 city=’杭州’的记录，并且额外确保了，接下来按顺序取“下一条记录”的遍历过程中，只要 city 的值是杭州，name 的值就一定是有序的。

整个查询过程的流程：

  1. 从索引 (city,name) 找到第一个满足 city=’杭州’条件的主键 id；
  2. 到主键 id 索引取出整行，取 name、city、age 三个字段的值，作为结果集的一部分直接返回；
  3. 从索引 (city,name) 取下一个记录主键 id；
  4. 重复步骤 2、3，直到查到第 1000 条记录，或者是不满足 city=’杭州’条件时循环结束。

image.png
从图中可以看到，Extra 字段中没有 Using filesort 了，也就是不需要排序了。而且由于 (city,name) 这个联合索引本身有序，所以这个查询也不用把 4000 行全都读一遍，只要找到满足条件的前 1000 条记录就可以退出了。也就是说，在我们这个例子里，只需要扫描 1000 次。

进一步优化，可以利用覆盖索引，减少回表次数。覆盖索引是指，索引上的信息足够满足查询请求，不需要再回到主键索引上去取数据。

alter table t add index city_user_age(city, name, age);

这时，对于 city 字段的值相同的行来说，还是按照 name 字段的值递增排序的，此时的查询语句也就不再需要排序了。这样整个查询语句的执行流程就变成了：

  1. 从索引 (city,name,age) 找到第一个满足 city=’杭州’条件的记录，取出其中的 city、name 和 age 这三个字段的值，作为结果集的一部分直接返回；
  2. 从索引 (city,name,age) 取下一个记录，同样取出这三个字段的值，作为结果集的一部分直接返回；
  3. 重复执行步骤 2，直到查到第 1000 条记录，或者是不满足 city=’杭州’条件时循环结束。

image.png
Extra 字段里面多了“Using index”，表示的就是使用了覆盖索引，性能上会快很多。