MySQL如何优化无索引的join

MySQL Join 你用过吗？你知道其中的原理吗？

现在有张 user 表，这个 user 表很简单，一个主键 id，也就是我们的用户 id，还有个 name 字段，很明显就是用户的姓名。

这时候还有一张 user_info 表，这个 user_info 表存的是用户的一些其他信息，有 user_id 代表用户的 id，还有个 account 代表用户的存款。

遍历循环查询

如果要查出所有用户的姓名和存款，我们可以这样查：

data = select * from user;
for (i=0;i<len(data);i++) {
  info = select account from user_info where user_id= data[i].user_id
}

这种方式最直观，先通过 user 表拿到所有的用户信息，然后根据连接键 user_id 去 user_info 表里查询对应的 account，这样就能得到想要的数据，但是这种方式几个问题：

1. 第一次全表扫描 user 表需要一次网络通信，假设 user 表的数据量是n。
2. 然后循环查询 user_info 表，这里需要 n 次网络通信

因此一共需要 n+1 次网络通信，如果使用的是长连接，还能省去 3 次握手的时间，如果是短连接，整体的开销会更大。

其次如果 user_id 没有索引，那么整体更伤，假设 user_info 一共有 m 条数据，那么扫描的次数是怎么算的呢？

1. 首先 user 表是全表扫，一共需要查询 n 次。
2. 由于 user_info 表的 user_id 没有索引，那么每次查询等于都是全表扫，总共需要 n*m 次。

因此这种查询的方式一共需要扫描 n+n*m 次。当然一般不会出现 user_id 没有索引的情况，在 user_id 有索引的时候，可以根据索引快速定位到我们的目标数据，并不需要全表扫描，因此总共需要扫描的行数为 n+m 次。

join 查询

一般对于这种情况的查询，我们会用 join 来做，于是我们的 sql 或许如下：

select a.name,b.account from user a left join user_info b on a.id=b.user_id

首先从网络通信上来说，总体只需要一次通信，至于 MySQL 内部怎么处理数据，怎么把我们想要的数据返回回来是它内部的事。

其次我们来看看这种 join 方式的原理：

1. 从 user 表扫描一条数据，然后去 user_info 表中匹配
2. 在连接键 user_id 有索引的情况下，可以利用索引快速匹配
3. 然后把 user 表中的 name 和 user_info 表中的 account 作为结果集的一部分返回回去
4. 重复 1-3 步骤，直至 user 表扫描完毕，数据全部返回。

其中第三步骤，每次组合一条数据的时候，并不是立马返回给客户端，这样效率太低，其实是有缓冲区的，也就是先把数据放在缓冲区中，等缓冲区满了，一次性响应给客户端可以大大提升效率。

从原理来看和上面的遍历查询差不多，主要不同的是，客户端不需要和服务端多次通信。

join buffer (Block Nested Loop)

以上说的还是连接键有索引的，我们来看看连接键没有索引的情况，这时候你通过 explain 来看 MySQL 的执行计划，你会发现其中 user_info 的 extra 字段中会提示这个：

Using where; Using join buffer (Block Nested Loop)

这是什么意思呢？

因为没有索引，所以每次去 user 表得到一条数据的时候，肯定是要再到 user_info 表做全表扫描，这个扫描的成本我们上面也提到了，就是 n+n*m=n(1+m)，因此这个时间复杂度是和 n 成正比的，这也是为什么我们一般推荐「小表驱动大表」的方式。

但是如果我们按照这个方式来做 join，未免开销太大了，太耗时了，于是还是沿用老套路，也就是用个临时存储区，也就是 extra 中的 join buffer，有了这个 join buffer 后，首先会把 user 表的数据放进去，然后扫描 user_info 表，每扫描一行数据，就和 join buffer 中的每一行 user 数据匹配，如果匹配上了，也就是我们要的结果，因为 user_info 表有 m 条数据，因此需要判断 n*m 次，咦！这个也没减少呀，还是和上面的一样。其实不一样，这里的 m 条数据其实每次都是和内存中的 n 条数据做匹配的，并非磁盘，内存的速度不用多说。

聪明的读者可能会发现，如果 user 表的数据很多，join buffer 能放得下吗？

+------------------+--------+
| Variable_name    | Value  |
+------------------+--------+
| join_buffer_size | 262144 |
+------------------+--------+

buffer 默认是 256K，多的话确实放不下，放不下的话，怎么办？其实也很简单，分段放即可，当读 user 表的数据占满 buffer 的时候，就不放了，然后直接和 user_info 做匹配，逻辑还是同上，在 buffer 的数据处理完之后，就清空它，接着上次的位置继续读入数据，再次重复同样的逻辑，直至数据读完。

虽说连接键没有索引的时候，会通过 join buffer 来优化速度，但是现实中，还是建议大家尽量要保证连接键有索引。