MySQL战记:Count( *)实现之谜与计数策略的选择

2023年 7月 24日 31.4k 0

本文为《MySQL归纳学习》专栏的第二篇文章,同时也是关于《MySQL查询》知识点的第二篇文章。

往期回顾:

MySQL玩转指南:探秘Server层组件及权限校验实践

欢迎阅读本文《MySQL战记:Count( )实现之谜与计数策略的选择》。你是否曾经思考过,在MySQL的各种引擎中,count( )是如何被实现的呢?又或者,你是否想过在不同的计数方式中,哪一种具有最佳的性能呢?再进一步,我们是否可以通过使用缓存系统来替代数据库保存计数,从而获得更优的性能呢?在本篇文章中,我们将深度探讨这些问题,解析MySQL中count(*)的不同实现方式,比较各类计数方法的性能,以及讨论缓存系统与数据库在保存计数方面的优劣。希望你能在这个探索过程中收获启示和乐趣。

首先来看一下这张思维导图,对本文内容有个简单的认识。

count(*) 的实现方式

在不同的 MySQL 引擎中,count() 有不同的实现方式,这里讨论的是没有过滤条件的 count()。

  • MyISAM 引擎把一个表的总行数存在了磁盘上,因此执行 count(*) 的时候会直接返回这个数,效率很高;如果加了 where 条件的话,MyISAM 表也是不能返回得这么快的。
  • 而 InnoDB 引擎就麻烦了,它执行 count(*) 的时候,需要把数据一行一行地从引擎里面读出来,然后累积计数。

为什么 InnoDB 不跟 MyISAM 一样,也把数字存起来呢?

这是因为即使是在同一个时刻的多个查询,由于多版本并发控制(MVCC)的原因,InnoDB 表“应该返回多少行”也是不确定的。

如下案例所示,最后在同一时刻三个会话查询表t的总行数结果不同。

img

这和 InnoDB 的事务设计有关系,可重复读是它默认的隔离级别,在代码上就是通过多版本并发控制,也就是 MVCC 来实现的。每一行记录都要判断自己是否对这个会话可见,因此对于 count(*) 请求来说,InnoDB 只好把数据一行一行地读出依次判断,可见的行才能够用于计算“基于这个查询”的表的总行数。

虽然在 InnoDB 引擎中执行 count(*) 执行需要逐行读取,但是内部还是做了查询优化。 InnoDB 是索引组织表,主键索引树的叶子节点是数据,而二级索引树的叶子节点是主键值。所以,普通索引树比主键索引树小很多。对于 count(*) 这样的操作,遍历哪个索引树得到的结果逻辑上都是一样的。因此,MySQL 优化器会找到最小的那棵树来遍历。在保证逻辑正确的前提下,尽量减少扫描的数据量,是数据库系统设计的通用法则之一。

除了执行 count(*) 命令得到数据行数,我们还使用过 show table status 命令,该命令用于显示表中当前有多少行,但是需要注意的是,该命令得到的结果是通过采样来估算的,官方文档说误差可能达到 40% 到 50%。所以,show table status 命令显示的行数也不能直接使用。

总结

  • MyISAM 表虽然 count(*) 很快,但是不支持事务;
  • show table status 命令虽然返回很快,但是不准确;
  • InnoDB 表直接 count(*) 会遍历全表,虽然结果准确,但会导致性能问题。

不同的 count 用法

分析 count(*)、count(主键 id)、count(字段) 和 count(1) 等不同用法的性能,有哪些差别?

count() 是一个聚合函数,对于返回的结果集,一行行地判断,如果 count 函数的参数不是 NULL,累计值就加 1,否则不加。最后返回累计值。

所以,count(*)、count(主键 id) 和 count(1) 都表示返回满足条件的结果集的总行数;而 count(字段),则表示返回满足条件的数据行里面,参数“字段”不为 NULL 的总个数。

对于 count(主键 id) 来说,InnoDB 引擎会遍历整张表,把每一行的 id 值都取出来,返回给 server 层。server 层拿到 id 后,判断是不可能为空的,就按行累加。

count(主键 id) 不会走主键索引,因为普通索引树比主键索引树小很多。假设表中有多个普通索引树,则由优化器来决定走哪个索引。

对于 count(1) 来说,InnoDB 引擎遍历整张表,但不取值。server 层对于返回的每一行,放一个数字“1”进去,判断是不可能为空的,按行累加。

单看这两个用法的差别的话,你能对比出来,count(1) 执行得要比 count(主键 id) 快。因为从引擎返回 id 会涉及到解析数据行,以及拷贝字段值的操作。

对于 count(字段) 来说:

  • 如果这个“字段”是定义为 not null 的话,一行行地从记录里面读出这个字段,判断不能为 null,按行累加;
  • 如果这个“字段”定义允许为 null,那么执行的时候,判断到有可能是 null,还要把值取出来再判断一下,不是 null 才累加。
  • count(字段) 需要查询出该字段值,只能通过聚簇索引树,所以效率最差。

    但是 count(*) 是例外,并不会把全部字段取出来,而是专门做了优化,不取值。count(*) 肯定不是 null,直接按行累加。

    主键 ID肯定非空,为什么优化器不能像优化 count()那样优化count(主键ID) 呢?答案是没必要,不做重复优化,推荐使用 count()。

    根据上述分析,按照效率排序的话,count(字段)

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