37 | 内部临时表

使用临时表的情况：

sort buffer、内存临时表和 join buffer。这三个数据结构都是用来存放语句执行过程中的中间数据，以辅助 SQL 语句的执行的。其中，我们在排序的时候用到了 sort buffer，在使用 join 语句的时候用到了 join buffer。

1. union 执行流程

建表;

create table t1(id int primary key, a int, b int, index(a));
delimiter ;;
create procedure idata()
begin
  declare i int;

  set i=1;
  while(i<=1000)do
    insert into t1 values(i, i, i);
    set i=i+1;
  end while;
end;;
delimiter ;
call idata();

执行：

(select 1000 as f) union (select id from t1 order by id desc limit 2);

explain一下：

可以看到实用了临时表(Using temporary)。

这个语句的执行流程是这样的：

1. 创建一个内存临时表，这个临时表只有一个整型字段 f，并且 f 是主键字段。
2. 执行第一个子查询，得到 1000 这个值，并存入临时表中。
3. 执行第二个子查询：

• 拿到第一行 id=1000，试图插入临时表中。但由于 1000 这个值已经存在于临时表了，违反了唯一性约束，所以插入失败，然后继续执行；
• 取到第二行 id=999，插入临时表成功。

1. 从临时表中按行取出数据，返回结果，并删除临时表，结果中包含两行数据分别是 1000 和 999。

如果使用了 union all ，就不需要临时表了，执行的时候依次执行子查询，得到的结果集直接返回给客户端。因此不需要临时表。

group by 执行流程

select id%10 as m, count(*) as c from t1 group by m;

explain结果：

在 Extra 字段里面，我们可以看到三个信息：

1. Using index，表示这个语句使用了覆盖索引，选择了索引 a，不需要回表；
2. Using temporary，表示使用了临时表；
3. Using filesort，表示需要排序。

这个语句的执行流程是这样的：

1. 创建内存临时表，表里有两个字段 m 和 c，主键是 m；
2. 扫描表 t1 的索引 a，依次取出叶子节点上的 id 值，计算 id%10 的结果，记为 x；

• 如果临时表中没有主键为 x 的行，就插入一个记录 (x,1);
• 如果表中有主键为 x 的行，就将 x 这一行的 c 值加 1；

1. 遍历完成后，再根据字段 m 做排序，得到结果集返回给客户端。

group by 执行流程：

内存临时表的排序流程如下:

如果不需要排序，可以加上order by null，因为group by 是默认排序的

select id%10 as m, count(*) as c from t1 group by m order by null;

由于表 t1 中的 id 值是从 1 开始的，因此返回的结果集中第一行是 id=1；扫描到 id=10 的时候才插入 m=0 这一行，因此结果集里最后一行才是 m=0。

内存临时表的大小是有限制的，参数 tmp_table_size 就是控制这个内存大小的，默认是 16M。

假如 把内存临时表的大小限制为最大 1024 字节，并把语句改成 id % 100，这样返回结果里有 100 行数据。但是，这时的内存临时表大小不够存下这 100 行数据，也就是说，执行过程中会发现内存临时表大小到达了上限（1024 字节）。

set tmp_table_size=1024;
select id%100 as m, count(*) as c from t1 group by m order by null limit 10;

那么，这时候就会把内存临时表转成磁盘临时表，磁盘临时表默认使用的引擎是 InnoDB。

如果这个表 t1 的数据量很大，很可能这个查询需要的磁盘临时表就会占用大量的磁盘空间。

group + order by null 的结果（磁盘临时表）：

至于为什么0在前面，是因为用了磁盘临时表，id取模 排序后存入临时表，临时的数据应该是0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,… 从这个磁盘临时表读取数据汇总的结果的顺序就是0,1,2,3,4,5。。。

B+树这种数据结构，这里会按照id%100(即m)的大小顺序来存储的，所以返回的结果当然也是有序的。

磁盘临时表使用的引擎是innodb，innodb是索引组织表，按主键顺序存储数据，所以是按照m字段有序的。

group by 优化方法 – 索引

不论是使用内存临时表还是磁盘临时表，group by 逻辑都需要构造一个带唯一索引的表，执行代价都是比较高的。如果表的数据量比较大，上面这个 group by 语句执行起来就会很慢。

group by 的语义逻辑，是统计不同的值出现的个数。但是，由于每一行的 id%100 的结果是无序的，所以我们就需要有一个临时表，来记录并统计结果。

图10，group by 算法优化 - 有序输入：

如果可以确保输入的数据是有序的，那么计算 group by 的时候，就只需要从左到右，顺序扫描，依次累加。也就是下面这个过程：

• 当碰到第一个 1 的时候，已经知道累积了 X 个 0，结果集里的第一行就是 (0,X);
• 当碰到第一个 2 的时候，已经知道累积了 Y 个 1，结果集里的第二行就是 (1,Y);

按照这个逻辑执行的话，扫描到整个输入的数据结束，就可以拿到 group by 的结果，不需要临时表，也不需要再额外排序。

在 MySQL 5.7 版本支持了 generated column 机制，用来实现列数据的关联更新。你可以用下面的方法创建一个列 z，然后在 z 列上创建一个索引（如果是 MySQL 5.6 及之前的版本，你也可以创建普通列和索引，来解决这个问题）。

alter table t1 add column z int generated always as(id % 100), add index(z);

然后group by

select z, count(*) as c from t1 group by z;

这样就不需要临时表了

MySQL的字段默认值不可以是函数。除 TIMESTAMP字段可以用CURRENT_TIMESTAMP外。其它都使用常数为默认值。

group by 优化方法 – 直接排序

在 group by 语句中加入 SQL_BIG_RESULT 这个提示（hint），就可以告诉优化器：这个语句涉及的数据量很大，请直接用磁盘临时表。

MySQL 的优化器一看，磁盘临时表是 B+ 树存储，存储效率不如数组来得高。所以，既然你告诉我数据量很大，那从磁盘空间考虑，还是直接用数组来存吧。

因此可以写成：

select SQL_BIG_RESULT id%100 as m, count(*) as c from t1 group by m;

执行流程为：

1. 初始化 sort_buffer，确定放入一个整型字段，记为 m；
2. 扫描表 t1 的索引 a，依次取出里面的 id 值, 将 id%100 的值存入 sort_buffer 中；
3. 扫描完成后，对 sort_buffer 的字段 m 做排序（如果 sort_buffer 内存不够用，就会利用磁盘临时文件辅助排序）；
4. 排序完成后，就得到了一个有序数组。

这样得到有序数组，以及每个值出现的次数，即上面的图10。

使用 SQL_BIG_RESULT 的执行流程图：

使用 SQL_BIG_RESULT 的 explain 结果：

总结

MySQL 什么时候会使用内部临时表：

1. 如果语句执行过程可以一边读数据，一边直接得到结果，是不需要额外内存的，否则就需要额外的内存，来保存中间结果；
2. join_buffer 是无序数组，sort_buffer 是有序数组，临时表是二维表结构；
3. 如果执行逻辑需要用到二维表特性，就会优先考虑使用临时表。比如我们的例子中，union 需要用到唯一索引约束， group by 还需要用到另外一个字段来存累积计数。

原则

1. 如果对 group by 语句的结果没有排序要求，要在语句后面加 order by null；
2. 尽量让 group by 过程用上表的索引，确认方法是 explain 结果里没有 Using temporary 和 Using filesort；
3. 如果 group by 需要统计的数据量不大，尽量只使用内存临时表；也可以通过适当调大 tmp_table_size 参数，来避免用到磁盘临时表；
4. 如果数据量实在太大，使用 SQL_BIG_RESULT 这个提示，来告诉优化器直接使用排序算法得到 group by 的结果。

EXPLAIN
SELECT a.*,count(*) FROM t1 a  GROUP BY id DESC;-- 不使用临时表

EXPLAIN
SELECT a.*,count(*) FROM t1 a  GROUP BY a DESC; -- 不使用临时表 a 是索引

EXPLAIN
SELECT a.*,count(*) FROM t1 a  GROUP BY b DESC; -- 使用临时表


-- 尽量让 group by 过程用上表的索引，确认方法是 explain 结果里没有 Using temporary 和 Using filesort；

-- GROUP BY 会根据字段进行排序
select id%10 as m, count(*) as c from t1 group by m order by null;

-- tmp_table_size太小不能放下数据，会使用磁盘临时表，存放数据后会排序，排完后插入临时表。
set tmp_table_size=1024;
select id%100 as m, count(*) as c from t1 group by m order by null limit 10;

-- 使用了GROUP BY就会默认排序 
SELECT * FROM (SELECT * FROM t1 GROUP BY a DESC) ab GROUP BY id order by null;
SELECT * FROM (SELECT * FROM t1 GROUP BY a DESC) ab GROUP BY id;