一文搞懂各种数据库SQL执行计划：MySQL、Oracle等

执行计划（execution plan，也叫查询计划或者解释计划）是数据库执行SQL语句的具体步骤，例如通过索引还是全表扫描访问表中的数据，连接查询的实现方式和连接的顺序等。如果SQL语句性能不够理想，我们首先应该查看它的执行计划。本文主要介绍如何在各种数据库中获取和理解执行计划，并给出进一步深入分析的参考文档。

现在许多管理和开发工具都提供了查看图形化执行计划的功能，例如MySQL Workbench、Oracle SQL Developer、SQL Server Management Studio、DBeaver等；不过我们不打算使用这类工具，而是介绍利用数据库提供的命令查看执行计划。

我们先给出在各种数据库中查看执行计划的一个简单汇总：

MySQL 执行计划

MySQL中获取执行计划的方法很简单，就是在SQL语句的前面加上EXPLAIN关键字：

执行该语句将会返回一个表格形式的执行计划，包含了12列信息。MySQL中的EXPLAIN支持SELECT、DELETE、INSERT、REPLACE以及UPDATE语句。

接下来，我们要做的就是理解执行计划中这些字段的含义。下表列出了MySQL执行计划中的各个字段的作用：

对于上面的示例，只有一个SELECT子句，id都为1；首先对employees表执行全表扫描（type=ALL），处理了107行数据，使用WHERE条件过滤后预计剩下33.33%的数据（估计不准确）；然后针对这些数据，依次使用departments表的主键（key=PRIMARY）查找一行匹配的数据（type=eq_ref、rows=1）。

使用MySQL 8.0新增的ANALYZE选项可以显示实际执行时间等额外的信息：

其中，Nested loop inner join表示使用嵌套循环连接的方式连接两个表，employees为驱动表。cost表示估算的代价，rows表示估计返回的行数；actual time显示了返回第一行和所有数据行花费的实际时间，后面的rows表示迭代器返回的行数，loops表示迭代器循环的次数。

关于MySQL EXPLAIN命令的使用和参数，可以参考MySQL官方文档EXPLAIN语句。关于MySQL执行计划的输出信息，可以参考MySQL官方文档理解查询执行计划。

Oracle 执行计划

Oracle中提供了多种查看执行计划的方法，本文使用以下方式：

1. 使用EXPLAIN PLAN FOR命令生成并保存执行计划；
2. 显示保存的执行计划。

首先，生成执行计划：

EXPLAIN PLAN FOR命令不会运行SQL语句，因此创建的执行计划不一定与执行该语句时的实际计划相同。

该命令会将生成的执行计划保存到全局的临时表PLAN_TABLE中，然后使用系统包DBMS_XPLAN中的存储过程格式化显示该表中的执行计划。以下语句可以查看当前会话中的最后一个执行计划：

Oracle中的EXPLAIN PLAN FOR支持SELECT、UPDATE、INSERT以及DELETE语句。

接下来，我们同样需要理解执行计划中各种信息的含义：

• Plan hash value：该语句的哈希值。SQL语句和执行计划会存储在库缓存中，哈希值相同的语句可以重用已有的执行计划，也就是软解析；
• Id：一个序号，但不代表执行的顺序。执行的顺序按照缩进来判断，缩进越多的越先执行，同样缩进的从上至下执行。Id前面的星号表示使用了谓词判断，参考下面的Predicate Information；
• Operation：表示当前的操作，也就是如何访问表的数据、如何实现表的连接、如何进行排序操作等；
• Name：显示了访问的表名、索引名或者子查询等，前提是当前操作涉及到了这些对象；
• Rows：Oracle估计的当前操作返回的行数，也叫基数（Cardinality）；
• Bytes：Oracle估计的当前操作涉及的数据量；
• Cost (%CPU)：Oracle计算执行该操作所需的代价；
• Time：Oracle估计执行该操作所需的时间；
• Predicate Information：显示与Id相关的谓词信息。access是访问条件，影响到数据的访问方式（扫描表还是通过索引）；filter是过滤条件，获取数据后根据该条件进行过滤。

在上面的示例中，Id的执行顺序依次为3->2->5->4->1。首先，Id=3扫描主键索引DEPT_ID_PK，Id=2按主键ROWID访问表DEPARTMENTS，结果已经排序；其次，Id=5全表扫描访问EMPLOYEES并且利用filter过滤数据，Id=4基于部门编号进行排序和过滤；最后Id=1执行合并连接。显然，此处Oracle选择了排序合并连接的方式实现两个表的连接。

关于Oracle执行计划和SQL调优，可以参考Oracle官方文档《SQL Tuning Guide》。

SQL Server 执行计划

SQL Server Management Studio提供了查看图形化执行计划的简单方法，这里我们介绍一种通过命令查看的方法：

SET STATISTICS PROFILE ON

以上命令可以打开SQL Server语句的分析功能，打开之后执行的语句会额外返回相应的执行计划：

SQL Server中的执行计划支持SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE以及EXECUTE语句。

SQL Server执行计划各个步骤的执行顺序按照缩进来判断，缩进越多的越先执行，同样缩进的从上至下执行。接下来，我们需要理解执行计划中各种信息的含义：

• Rows：表示该步骤实际产生的记录数；
• Executes：表示该步骤实际被执行的次数；
• StmtText：包含了每个步骤的具体描述，也就是如何访问和过滤表的数据、如何实现表的连接、如何进行排序操作等；
• StmtId：该语句的编号；
• NodeId：当前操作步骤的节点号，不代表执行顺序；
• Parent：当前操作步骤的父节点，先执行子节点，再执行父节点；
• PhysicalOp：物理操作，例如连接操作的嵌套循环实现；
• LogicalOp：逻辑操作，例如内连接操作；
• Argument：操作使用的参数；
• DefinedValues：定义的变量值；
• EstimateRows：估计返回的行数；
• EstimateIO：估计的IO成本；
• EstimateCPU：估计的CPU成本；
• AvgRowSize：平均返回的行大小；
• TotalSubtreeCost：当前节点累计的成本；
• OutputList：当前节点输出的字段列表；
• Warnings：预估得到的警告信息；
• Type：当前操作步骤的类型；
• Parallel：是否并行执行；
• EstimateExecutions：该步骤预计被执行的次数。

对于上面的语句，节点执行的顺序为3->4->2->1。首先执行第3行，通过聚集索引（主键）扫描employees表加过滤的方式返回了3行数据，估计的行数（3.0841121673583984）与此非常接近；然后执行第4行，循环使用聚集索引的方式查找departments表，循环3次每次返回1行数据；第2行是它们的父节点，表示使用Nested Loops方式实现Inner Join，Argument列（OUTER REFERENCES:([e].[department_id])）说明驱动表为employees；第1行代表了整个查询，不执行实际操作。

最后，可以使用以下命令关闭语句的分析功能：

SET STATISTICS PROFILE OFF

关于SQL Server执行计划和SQL调优，可以参考SQL Server官方文档执行计划。

PostgreSQL 执行计划

PostgreSQL中获取执行计划的方法与MySQL类似，也就是在SQL语句的前面加上EXPLAIN关键字：

PostgreSQL中的EXPLAIN支持SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、VALUES、EXECUTE、DECLARE、CREATE TABLE AS以及CREATE MATERIALIZED VIEW AS语句。

PostgreSQL执行计划的顺序按照缩进来判断，缩进越多的越先执行，同样缩进的从上至下执行。对于以上示例，首先对employees