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MySQL count(*)太慢了!

老F的Java日记 2021-07-19
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在开发系统的时候,你可能经常需要计算一个表的行数,比如一个交易系统的所有变更记录总数。这时候你可能会想,一条 select count(*) from t 语句不就解决了吗?但是,你会发现随着系统中记录数越来越多,这条语句执行得也会越来越慢。那么今天,我们就来聊聊 count(*) 语句到底是怎样实现的,以及 MySQL 为什么会这么实现。然后,我会再和你说说,如果应用中有这种频繁变更并需要统计表行数的需求,业务设计上可以怎么做。



01



count(*)的实现方式


你首先要明确的是,在不同的 MySQL 引擎中,count(*) 有不同的实现方式。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;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。这里需要注意的是,我们在这篇文章里讨论的是没有过滤条件的 count(*),如果加了 where 条件的话,MyISAM 表也是不能返回得这么快的。现在绝大部分实际开发中使用的MySQL引擎应该都是InnoDB的,这就是当你的记录数越来越多的时候,计算一个表的总行数会越来越慢的原因。


那么为什么InnoDB不像MyISAM一样把数字保存起来呢?


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。这里,我用一个算 count(*) 的例子来为你解释一下。假设表 t 中现在有 10000 条记录,我们设计了三个用户并行的会话。
  • 会话 A 先启动事务并查询一次表的总行数;
  • 会话 B 启动事务,插入一行后记录后,查询表的总行数;
  • 会话 C 先启动一个单独的语句,插入一行记录后,查询表的总行数。

我们假设从上到下是按照时间顺序执行的,同一行语句是在同一时刻执行的。

会话A
会话B
会话C
begin;

select count(*) from t;




insert into t 

begin;


insert into t

select count(*) from t;
(count = 10000)
select count(*) from t;
(count = 10002)
select count(*) from t;
(count = 10001)


你会看到,在最后一个时刻,三个会话 A、B、C 会同时查询表 t 的总行数,但拿到的结果却不同。
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。
当然,现在这个看上去笨笨的 MySQL,在执行 count(*) 操作的时候还是做了优化的。你知道的,InnoDB 是索引组织表,主键索引树的叶子节点是数据,而普通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。
如果你用过 show table status 命令的话,就会发现这个命令的输出结果里面也有一个 TABLE_ROWS 用于显示这个表当前有多少行,这个命令执行挺快的,那这个 TABLE_ROWS 能代替 count(*) 吗?
实际上,TABLE_ROWS 就是从这个采样估算得来的,因此它也很不准。有多不准呢,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。
到这里我们小结一下:
  • 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。

02


利用MySQL原理来解决count(*)慢


因为InnoDB存在的MVCC,使得我们没法直接来解决count(*)过慢的问题,那么有什么办法可以解决呢? 
没错, 就是自己去计数,单独利用MySQL事务的隔离性,对count的值进行单独管理。
首先,InnoDB 是支持崩溃恢复不丢数据的,所以不会存在丢失count计数的问题,其次因为事务的隔离, 每次操作查询表与count表时, 总是能看到符合当前事务的值, 不会出现逻辑上 2个事务不一致的情况。
下面那让我来看看:
会话A
会话B

begin;

往count表值+1



begin;

读count表

查业务表最新100条记录

commit;

往业务表插入一行数据

commit;


通过上面表格我们可以看出, 当会话B查询count的时候, 因为会话1插入记录还未提交, 所以 会话B读取出来的最新100条记录并不包括会话A新插入的记录, 所以从而保证了数据的一致性。

03


不同的count用法


网络上充斥大量争论在 select count(?) from t 这样的查询语句里面,count(*)、count(主键 id)、count(字段) 和 count(1) 等不同用法的性能,有哪些差别。今天谈到了 count(*) 的性能问题,我就借此机会和你详细说明一下这几种用法的性能差别。
需要注意的是,下面的讨论还是基于 InnoDB 引擎的。
这里,首先你要弄清楚 count() 的语义。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。
至于分析性能差别的时候,你可以记住这么几个原则:
  • server 层要什么就给什么;

  • InnoDB 只给必要的值;

  • 现在的优化器只优化了 count(*) 的语义为“取行数”,其他“显而易见”的优化并没有做。


这是什么意思呢?接下来,我们就一个个地来看看。

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。

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。

也就是前面的第一条原则,server 层要什么字段,InnoDB 就返回什么字段。


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,按行累加。

看到这里,你一定会说,优化器就不能自己判断一下吗,主键 id 肯定非空啊,为什么不能按照 count(*) 来处理,多么简单的优化啊。

当然,MySQL 专门针对这个语句进行优化,也不是不可以。但是这种需要专门优化的情况太多了,而且 MySQL 已经优化过 count(*) 了,你直接使用这种用法就可以了。

所以结论是:

按照效率排序的话 count(字段)<count(主键id)<count(1)≈count(*)

所以我建议你,尽量使用 count(*)。

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