納尼?MySQL 中 count(*) 比 count(1) 快?

今天有人跟我講 MySQL 中 count(1)count(*) 快,這能忍?必須得和他掰扯掰扯。

聲明:以下討論基於 InnoDB 存儲引擎,MyISAM 因爲情況特殊我在文末會單獨說一下。

先說結論:這兩個性能差別不大。

1.實踐

我準備了一張有 100W 條數據的表,表結構如下:

CREATE TABLE `user` (
  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `address` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `password` varchar(255) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

可以看到,有一個主鍵索引。

我們來用兩種方式統計一下表中的記錄數,如下:

可以看到,兩條 SQL 的執行效率其實差不多,都是 0.14s。

再來看另外兩個統計:

id 是主鍵,username 以及 address 則是普通字段。

可以看出,用 id 來統計,也有一丟丟優勢。松哥這裏因爲測試數據樣板比較小,所以效果不明顯,小夥伴們可以加大測試數據量,那麼這種差異會更加明顯。

那麼到底是什麼原因造成的這種差異,接下來我們就來簡單分析一下。

2. explain 分析

我們先用 explain 來看下這幾個 SQL 不同的執行計劃:

可以看到,前三個統計方式的執行計劃是一樣的,後面兩個是一樣的。

我這裏和大家比較下 explain 中的不同項:

  • type:前三個的 type 值爲 index,表示全索引掃描,就是把整個索引過一遍就行(注意是索引不是整個表);後兩個的 type 值爲 all,表示全表掃描,即不會使用索引。
  • key:這個表示 MySQL 決定採用哪個索引來優化對該表的訪問,PRIMARY 表示利用主鍵索引,NULL 表示不用索引。
  • key_len:這個表示 MySQL 使用的鍵長度,因爲我們的主鍵類型是 INT 且非空,所以值爲 4。
  • Extra:這個中的 Using index 表示優化器只需要通過訪問索引就可以獲取到需要的數據(不需要回表)。

通過 explain 我們其實也能大概看出來前三種統計方式的執行效率是要高一些的(因爲用到了索引),而後面兩種的統計效率相對來說要低一些的(沒用索引,需要全表掃描)。

僅有上面的分析還不夠,我們再來從原理角度來分析一下。

3. 原理分析

3.1 主鍵索引與普通索引

在開始原理分析以前,我想先帶領大家看一下 B+ 樹,這對於我們理解接下來的內容有重要作用。

大家都知道,InnoDB 中索引的存儲結構都是 B+ 樹(至於什麼是 B+ 樹,和 B 樹有什麼區別,這個本文就不討論了,這兩個單獨都能整出來一篇文章),主鍵索引和普通索引的存儲又有所不同,如下圖表示主鍵索引:

可以看到,在主鍵索引中,葉子結點保存了每一行的數據。

而在普通索引中,葉子結點保存的是主鍵值,當我們使用普通索引去搜索數據的時候,先在葉子結點中找到主鍵,再拿着主鍵去主鍵索引中查找數據,相當於做了兩次查找,這也就是我們平常所說的回表操作。

3.2 原理分析

不知道小夥伴們有沒有注意過,我們學習 MySQL 的時候,count 函數是歸在聚合函數那一類的,就是 avg、sum 等,count 函數和這些歸在一起,說明它也是一個聚合函數。

既然是聚合函數,那麼就需要對返回的結果集進行一行行的判斷,這裏就涉及到一個問題,返回的結果是啥?我們分別來看:

對於 select count(1) from user; 這個查詢來說,InnoDB 引擎會去找到一個最小的索引樹去遍歷(不一定是主鍵索引),但是不會讀取數據,而是讀到一個葉子節點,就返回 1,最後將結果累加。

對於 select count(id) from user; 這個查詢來說,InnoDB 引擎會遍歷整個主鍵索引,然後讀取 id 並返回,不過因爲 id 是主鍵,就在 B+ 樹的葉子節點上,所以這個過程不會涉及到隨機 IO(並不需要回表等操作去數據頁拿數據),性能也是 OK 的。

對於 select count(username) from user; 這個查詢來說,InnoDB 引擎會遍歷整張表做全表掃描,讀取每一行的 username 字段並返回,如果 username 在定義時候設置了 not null,那麼直接統計 username 的個數;如果 username 在定義的時候沒有設置 not null,那麼就先判斷一下 username 是否爲空,然後再統計。

最後再來說說 select count(*) from user; ,這個 SQL 的特殊之處在於它被 MySQL 優化過,當 MySQL 看到 count(*) 就知道你是想統計總記錄數,就會去找到一個最小的索引樹去遍歷,然後統計記錄數。

> 因爲主鍵索引(聚集索引)的葉子節點是數據,而普通索引的葉子節點則是主鍵值,所以普通索引的索引樹要小一些。然而在上文的案例中,我們只有主鍵索引,所以最終使用的就是主鍵索引。

現在,如果我修改上面的表,爲 username 字段也添加索引,然後我們再來看 explain select count(*) from user; 的執行計劃:

可以看到,此時使用的索引就是 username 索引了,和我們前面的分析結果是一致的。

從上面的描述中我們就可以看出,第一個查詢性能最高,第二個次之(因爲需要讀取 id 並返回),第三個最差(因爲需要全表掃描),第四個的查詢性能則接近第一個。

4. MyISAM 呢?

可能有小夥伴知道,MyISAM 引擎中的 select count(*) from user; 操作執行起來是非常快的,那是因爲 MyISAM 把表中的行數直接存在磁盤中了,需要的時候直接讀取出來就行了,所以非常快。

MyISAM 引擎之所以這樣做,主要是因爲它是不支持事務的,所以它的統計實際上就非常容易,添加一行記錄一行就行了。

而我們常用的 InnoDB 卻不能這樣做!爲啥?因爲 InnoDB 支持事務!爲了支持事務,InnoDB 引入了 MVCC 多版本併發控制,所以在數據讀取的時候可能會有髒讀、幻讀以及不可重複讀等問題,具體可以參考 https://www.bilibili.com/video/BV14L4y1B7mB 視頻。

所以,InnoDB 需要將每一行數據拿出來,判斷該行數據對當前會話是否可見,如果可見,就統計該行數據,否則不予統計。

當然,MySQL 中的 MVCC 實際上是一個非常宏大的話題,松哥以後有空了再和大家詳細介紹 MVCC。

好啦,現在小夥伴們懂了吧?有問題歡迎留言討論。

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