计算一个表的行数select count(*) from t ，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。
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。
以前我们一起分析了为什么要使用InnoDB，因为不论是在事务支持、并发能力还是在数据安全方面，InnoDB都优于MyISAM。我猜你的表也一定是用了InnoDB引擎。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。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1W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。
图1 会话A、B、C的执行流程
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。
备注：如果你对MVCC记忆模糊了,由浅入深理解MySQL MVCC机制，MVCC 进阶。
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？
中我提到过，索引统计的值是通过采样来估算的。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。那么，回到文章开头的问题，如果你现在有一个页面经常要显示交易系统的操作记录总数，到底应该怎么办呢？答案是，我们只能自己计数。
接下来，我们讨论一下，看看自己计数有哪些方法，以及每种方法的优缺点有哪些。
这里，我先和你说一下这些方法的基本思路：你需要自己找一个地方，把操作记录表的行数存起来。
对于更新很频繁的库来说，你可能会第一时间想到，用缓存系统来支持。
你可以用一个Redis服务来保存这个表的总行数。这个表每被插入一行Redis计数就加1，每被删除一行Redis计数就减1。这种方式下，读和更新操作都很快，但你再想一下这种方式存在什么问题吗？
没错，缓存系统可能会丢失更新。
Redis的数据不能永久地留在内存里，所以你会找一个地方把这个值定期地持久化存储起来。但即使这样，仍然可能丢失更新。试想如果刚刚在数据表中插入了一行，Redis中保存的值也加了1，然后Redis异常重启了，重启后你要从存储redis数据的地方把这个值读回来，而刚刚加1的这个计数操作却丢失了。
当然了，这还是有解的。比如，Redis异常重启以后，到数据库里面单独执行一次count(*)获取真实的行数，再把这个值写回到Redis里就可以了。异常重启毕竟不是经常出现的情况，这一次全表扫描的成本，还是可以接受的。
但实际上，将计数保存在缓存系统中的方式，还不只是丢失更新的问题。即使Redis正常工作，这个值还是逻辑上不精确的。
你可以设想一下有这么一个页面，要显示操作记录的总数，同时还要显示最近操作的100条记录。那么，这个页面的逻辑就需要先到Redis里面取出计数，再到数据表里面取数据记录。
我们是这么定义不精确的：
一种是，查到的100行结果里面有最新插入记录，而Redis的计数里还没加1；
另一种是，查到的100行结果里没有最新插入的记录，而Redis的计数里已经加了1。
这两种情况，都是逻辑不一致的。
我们一起来看看这个时序图。
图2 会话A、B执行时序图
图2中，会话A是一个插入交易记录的逻辑，往数据表里插入一行R，然后Redis计数加1；会话B就是查询页面显示时需要的数据。
在图2的这个时序里，在T3时刻会话B来查询的时候，会显示出新插入的R这个记录，但是Redis的计数还没加1。这时候，就会出现我们说的数据不一致。
你一定会说，这是因为我们执行新增记录逻辑时候，是先写数据表，再改Redis计数。而读的时候是先读Redis，再读数据表，这个顺序是相反的。那么，如果保持顺序一样的话，是不是就没问题了？我们现在把会话A的更新顺序换一下，再看看执行结果。
图3 调整顺序后，会话A、B的执行时序图
你会发现，这时候反过来了，会话B在T3时刻查询的时候，Redis计数加了1了，但还查不到新插入的R这一行，也是数据不一致的情况。
在并发系统里面，我们是无法精确控制不同线程的执行时刻的，因为存在图中的这种操作序列，所以，我们说即使Redis正常工作，这个计数值还是逻辑上不精确的。
根据上面的分析，用缓存系统保存计数有丢失数据和计数不精确的问题。那么，如果我们把这个计数直接放到数据库里单独的一张计数表C中，又会怎么样呢？
首先，这解决了崩溃丢失的问题，InnoDB是支持崩溃恢复不丢数据的。
然后，我们再看看能不能解决计数不精确的问题。你会说，这不一样吗？无非就是把图3中对Redis的操作，改成了对计数表C的操作。只要出现图3的这种执行序列，这个问题还是无解的吧？
这个问题还真不是无解的。我们这篇文章要解决的问题，都是由于InnoDB要支持事务，从而导致InnoDB表不能把count(*)直接存起来，然后查询的时候直接返回形成的。
所谓以子之矛攻子之盾，现在我们就利用“事务”这个特性，把问题解决掉。
图4 会话A、B的执行时序图
我们来看下现在的执行结果。虽然会话B的读操作仍然是在T3执行的，但是因为这时候更新事务还没有提交，所以计数值加1这个操作对会话B还不可见。
因此，会话B看到的结果里， 查计数值和“最近100条记录”看到的结果，逻辑上就是一致的。
在前面文章的评论区，有同学留言问到：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(*)。
今天，我和你聊了聊MySQL中获得表行数的两种方法。我们提到了在不同引擎中count(*)的实现方式是不一样的，也分析了用缓存系统来存储计数值存在的问题。
其实，把计数放在Redis里面，不能够保证计数和MySQL表里的数据精确一致的原因，是这两个不同的存储构成的系统，不支持分布式事务，无法拿到精确一致的视图。而把计数值也放在MySQL中，就解决了一致性视图的问题。
InnoDB引擎支持事务，我们利用好事务的原子性和隔离性，就可以简化在业务开发时的逻辑。这也是InnoDB引擎备受青睐的原因之一。
最后，又到了今天的思考题时间了。
在刚刚讨论的方案中，我们用了事务来确保计数准确。由于事务可以保证中间结果不被别的事务读到，因此修改计数值和插入新记录的顺序是不影响逻辑结果的。但是，从并发系统性能的角度考虑，你觉得在这个事务序列里，应该先插入操作记录，还是应该先更新计数表呢？
应该先插入操作记录，再更新计数表。因为更新计数表涉及到行锁的竞争，先插入再更新能最大程度地减少事务之间的锁等待，提升并发度。
在你开发应用的时候，一定会经常碰到需要根据指定的字段排序来显示结果的需求。还是以我们前面举例用过的市民表为例，假设你要查询城市是杭州的所有人名字，并且按照姓名排序返回前1000个人的姓名、年龄。
假设这个表的部分定义是这样的：
CREATE TABLE `t` ( `id` int(11) NOT NULL, `city` varchar(16) NOT NULL, `name` varchar(16) NOT NULL, `age` int(11) NOT NULL, `addr` varchar(128) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`), KEY `city` (`city`) ) ENGINE=InnoDB;这时，你的SQL语句可以这么写：
select city,name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000 ;这个语句看上去逻辑很清晰，但是你了解它的执行流程吗？今天，我就和你聊聊这个语句是怎么执行的，以及有什么参数会影响执行的行为。
前面我们介绍过索引，所以你现在就很清楚了，为避免全表扫描，我们需要在city字段加上索引。
在city字段上创建索引之后，我们用explain命令来看看这个语句的执行情况。
图1 使用explain命令查看语句的执行情况
Extra这个字段中的Using filesort表示的就是需要排序，MySQL会给每个线程分配一块内存用于排序，称为sort_buffer。
为了说明这个SQL查询语句的执行过程，我们先来看一下city这个索引的示意图。
图2 city字段的索引示意图
从图中可以看到，满足city='杭州’条件的行，是从ID_X到ID_(X+N)的这些记录。
通常情况下，这个语句执行流程如下所示 ：
初始化sort_buffer，确定放入name、city、age这三个字段；
从索引city找到第一个满足city='杭州’条件的主键id，也就是图中的ID_X；
到主键id索引取出整行，取name、city、age三个字段的值，存入sort_buffer中；
从索引city取下一个记录的主键id；
重复步骤3、4直到city的值不满足查询条件为止，对应的主键id也就是图中的ID_Y；
对sort_buffer中的数据按照字段name做快速排序；
按照排序结果取前1000行返回给客户端。
我们暂且把这个排序过程，称为全字段排序，执行流程的示意图如下所示，下一篇文章中我们还会用到这个排序。
图3 全字段排序
图中“按name排序”这个动作，可能在内存中完成，也可能需要使用外部排序，这取决于排序所需的内存和参数sort_buffer_size。
sort_buffer_size，就是MySQL为排序开辟的内存（sort_buffer）的大小。如果要排序的数据量小于sort_buffer_size，排序就在内存中完成。但如果排序数据量太大，内存放不下，则不得不利用磁盘临时文件辅助排序。
你可以用下面介绍的方法，来确定一个排序语句是否使用了临时文件。
/* 打开optimizer_trace，只对本线程有效 */ SET optimizer_trace='enabled=on'; /* @a保存Innodb_rows_read的初始值 */ select VARIABLE_VALUE into @a from performance_schema.session_status where variable_name = 'Innodb_rows_read'; /* 执行语句 */ select city, name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000; /* 查看 OPTIMIZER_TRACE 输出 */ SELECT * FROM `information_schema`.`OPTIMIZER_TRACE`\G /* @b保存Innodb_rows_read的当前值 */ select VARIABLE_VALUE into @b from performance_schema.session_status where variable_name = 'Innodb_rows_read'; /* 计算Innodb_rows_read差值 */ select @b-@a;这个方法是通过查看 OPTIMIZER_TRACE 的结果来确认的，你可以从 number_of_tmp_files中看到是否使用了临时文件。
图4 全排序的OPTIMIZER_TRACE部分结果
number_of_tmp_files表示的是，排序过程中使用的临时文件数。你一定奇怪，为什么需要12个文件？内存放不下时，就需要使用外部排序，外部排序一般使用归并排序算法。可以这么简单理解，MySQL将需要排序的数据分成12份，每一份单独排序后存在这些临时文件中。然后把这12个有序文件再合并成一个有序的大文件。
如果sort_buffer_size超过了需要排序的数据量的大小，number_of_tmp_files就是0，表示排序可以直接在内存中完成。
否则就需要放在临时文件中排序。sort_buffer_size越小，需要分成的份数越多，number_of_tmp_files的值就越大。
接下来，我再和你解释一下图4中其他两个值的意思。
我们的示例表中有4000条满足city='杭州’的记录，所以你可以看到 examined_rows=4000，表示参与排序的行数是4000行。
sort_mode 里面的packed_additional_fields的意思是，排序过程对字符串做了“紧凑”处理。即使name字段的定义是varchar(16)，在排序过程中还是要按照实际长度来分配空间的。
同时，最后一个查询语句select @b-@a 的返回结果是4000，表示整个执行过程只扫描了4000行。
这里需要注意的是，为了避免对结论造成干扰，我把internal_tmp_disk_storage_engine设置成MyISAM。否则，select @b-@a的结果会显示为4001。
这是因为查询OPTIMIZER_TRACE这个表时，需要用到临时表，而internal_tmp_disk_storage_engine的默认值是InnoDB。如果使用的是InnoDB引擎的话，把数据从临时表取出来的时候，会让Innodb_rows_read的值加1。
在上面这个算法过程里面，只对原表的数据读了一遍，剩下的操作都是在sort_buffer和临时文件中执行的。但这个算法有一个问题，就是如果查询要返回的字段很多的话，那么sort_buffer里面要放的字段数太多，这样内存里能够同时放下的行数很少，要分成很多个临时文件，排序的性能会很差。
所以如果单行很大，这个方法效率不够好。
那么，如果MySQL认为排序的单行长度太大会怎么做呢？
接下来，我来修改一个参数，让MySQL采用另外一种算法。
SET max_length_for_sort_data = 16;max_length_for_sort_data，是MySQL中专门控制用于排序的行数据的长度的一个参数。它的意思是，如果单行的长度超过这个值，MySQL就认为单行太大，要换一个算法。
city、name、age 这三个字段的定义总长度是36，我把max_length_for_sort_data设置为16，我们再来看看计算过程有什么改变。
新的算法放入sort_buffer的字段，只有要排序的列（即name字段）和主键id。
但这时，排序的结果就因为少了city和age字段的值，不能直接返回了，整个执行流程就变成如下所示的样子：
初始化sort_buffer，确定放入两个字段，即name和id；
从索引city找到第一个满足city='杭州’条件的主键id，也就是图中的ID_X；
到主键id索引取出整行，取name、id这两个字段，存入sort_buffer中；
从索引city取下一个记录的主键id；
重复步骤3、4直到不满足city='杭州’条件为止，也就是图中的ID_Y；
对sort_buffer中的数据按照字段name进行排序；
遍历排序结果，取前1000行，并按照id的值回到原表中取出city、name和age三个字段返回给客户端。
这个执行流程的示意图如下，我把它称为rowid排序。
图5 rowid排序
对比图3的全字段排序流程图你会发现，rowid排序多访问了一次表t的主键索引，就是步骤7。
需要说明的是，最后的“结果集”是一个逻辑概念，实际上MySQL服务端从排序后的sort_buffer中依次取出id，然后到原表查到city、name和age这三个字段的结果，不需要在服务端再耗费内存存储结果，是直接返回给客户端的。
根据这个说明过程和图示，你可以想一下，这个时候执行select @b-@a，结果会是多少呢？
现在，我们就来看看结果有什么不同。
首先，图中的examined_rows的值还是4000，表示用于排序的数据是4000行。但是select @b-@a这个语句的值变成5000了。
因为这时候除了排序过程外，在排序完成后，还要根据id去原表取值。由于语句是limit 1000，因此会多读1000行。
图6 rowid排序的OPTIMIZER_TRACE部分输出
从OPTIMIZER_TRACE的结果中，你还能看到另外两个信息也变了。
sort_mode变成了<sort_key, rowid>，表示参与排序的只有name和id这两个字段。number_of_tmp_files变成10了，是因为这时候参与排序的行数虽然仍然是4000行，但是每一行都变小了，因此需要排序的总数据量就变小了，需要的临时文件也相应地变少了。我们来分析一下，从这两个执行流程里，还能得出什么结论。
如果MySQL实在是担心排序内存太小，会影响排序效率，才会采用rowid排序算法，这样排序过程中一次可以排序更多行，但是需要再回到原表去取数据。
如果MySQL认为内存足够大，会优先选择全字段排序，把需要的字段都放到sort_buffer中，这样排序后就会直接从内存里面返回查询结果了，不用再回到原表去取数据。
这也就体现了MySQL的一个设计思想：如果内存够，就要多利用内存，尽量减少磁盘访问。
对于InnoDB表来说，rowid排序会要求回表多造成磁盘读，因此不会被优先选择。
这个结论看上去有点废话的感觉，但是你要记住它，下一篇文章我们就会用到。
看到这里，你就了解了，MySQL做排序是一个成本比较高的操作。那么你会问，是不是所有的order by都需要排序操作呢？如果不排序就能得到正确的结果，那对系统的消耗会小很多，语句的执行时间也会变得更短。
其实，并不是所有的order by语句，都需要排序操作的。从上面分析的执行过程，我们可以看到，MySQL之所以需要生成临时表，并且在临时表上做排序操作，其原因是原来的数据都是无序的。
你可以设想下，如果能够保证从city这个索引上取出来的行，天然就是按照name递增排序的话，是不是就可以不用再排序了呢？
确实是这样的。
所以，我们可以在这个市民表上创建一个city和name的联合索引，对应的SQL语句是：
alter table t add index city_user(city, name);作为与city索引的对比，我们来看看这个索引的示意图。
图7 city和name联合索引示意图
在这个索引里面，我们依然可以用树搜索的方式定位到第一个满足city='杭州’的记录，并且额外确保了，接下来按顺序取“下一条记录”的遍历过程中，只要city的值是杭州，name的值就一定是有序的。
这样整个查询过程的流程就变成了：
从索引(city,name)找到第一个满足city='杭州’条件的主键id；
到主键id索引取出整行，取name、city、age三个字段的值，作为结果集的一部分直接返回；
从索引(city,name)取下一个记录主键id；
重复步骤2、3，直到查到第1000条记录，或者是不满足city='杭州’条件时循环结束。
图8 引入(city,name)联合索引后，查询语句的执行计划
可以看到，这个查询过程不需要临时表，也不需要排序。接下来，我们用explain的结果来印证一下。
图9 引入(city,name)联合索引后，查询语句的执行计划
从图中可以看到，Extra字段中没有Using filesort了，也就是不需要排序了。而且由于(city,name)这个联合索引本身有序，所以这个查询也不用把4000行全都读一遍，只要找到满足条件的前1000条记录就可以退出了。也就是说，在我们这个例子里，只需要扫描1000次。
既然说到这里了，我们再往前讨论，这个语句的执行流程有没有可能进一步简化呢？不知道你还记不记得覆盖索引。
这里我们可以再稍微复习一下。覆盖索引是指，索引上的信息足够满足查询请求，不需要再回到主键索引上去取数据。
按照覆盖索引的概念，我们可以再优化一下这个查询语句的执行流程。
针对这个查询，我们可以创建一个city、name和age的联合索引，对应的SQL语句就是：
alter table t add index city_user_age(city, name, age);这时，对于city字段的值相同的行来说，还是按照name字段的值递增排序的，此时的查询语句也就不再需要排序了。这样整个查询语句的执行流程就变成了：
从索引(city,name,age)找到第一个满足city='杭州’条件的记录，取出其中的city、name和age这三个字段的值，作为结果集的一部分直接返回；
从索引(city,name,age)取下一个记录，同样取出这三个字段的值，作为结果集的一部分直接返回；
重复执行步骤2，直到查到第1000条记录，或者是不满足city='杭州’条件时循环结束。
图10 引入(city,name,age)联合索引后，查询语句的执行流程
然后，我们再来看看explain的结果。
图11 引入(city,name,age)联合索引后，查询语句的执行计划
可以看到，Extra字段里面多了Using index，表示的就是使用了覆盖索引，性能上会快很多。
当然，这里并不是说要为了每个查询能用上覆盖索引，就要把语句中涉及的字段都建上联合索引，毕竟索引还是有维护代价的。这是一个需要权衡的决定。
今天这篇文章，我和你介绍了MySQL里面order by语句的几种算法流程。
在开发系统的时候，你总是不可避免地会使用到order by语句。你心里要清楚每个语句的排序逻辑是怎么实现的，还要能够分析出在最坏情况下，每个语句的执行对系统资源的消耗，这样才能做到下笔如有神，不犯低级错误。
假设你的表里面已经有了city_name(city, name)这个联合索引，然后你要查杭州和苏州两个城市中所有的市民的姓名，并且按名字排序，显示前100条记录。如果SQL查询语句是这么写的 ：
mysql> select * from t where city in ('杭州',"苏州") order by name limit 100;那么，这个语句执行的时候会有排序过程吗，为什么？如果业务端代码由你来开发，需要实现一个在数据库端不需要排序的方案，你会怎么实现呢？
根据性能需求和开发的复杂度做出权衡。
执行select * from t where city=“杭州” order by name limit 100; 这个语句是不需要排序的，客户端用一个长度为100的内存数组A保存结果。执行select * from t where city=“苏州” order by name limit 100; 用相同的方法，假设结果被存进了内存数组B。现在A和B是两个有序数组，然后你可以用归并排序的思想，得到name最小的前100值，就是我们需要的结果了。上期的问题是，当MySQL去更新一行，但是要修改的值跟原来的值是相同的，这时候MySQL会真的去执行一次修改吗？还是看到值相同就直接返回呢？
这是第一次我们课后问题的三个选项都有同学选的，所以我要和你需要详细说明一下。
第一个选项是，MySQL读出数据，发现值与原来相同，不更新，直接返回，执行结束。这里我们可以用一个锁实验来确认。
假设，当前表t里的值是(1,2)。
图12 锁验证方式
session B的update 语句被blocked了，加锁这个动作是InnoDB才能做的，所以排除选项1。
第二个选项是，MySQL调用了InnoDB引擎提供的接口，但是引擎发现值与原来相同，不更新，直接返回。有没有这种可能呢？这里我用一个可见性实验来确认。
假设当前表里的值是(1,2)。
图13 可见性验证方式
session A的第二个select 语句是一致性读（快照读)，它是不能看见session B的更新的。
现在它返回的是(1,3)，表示它看见了某个新的版本，这个版本只能是session A自己的update语句做更新的时候生成。（如果你对这个逻辑有疑惑的话，可以回顾下 MVCC 中的相关内容）
所以，我们上期思考题的答案应该是选项3，即：InnoDB认真执行了“把这个值修改成(1,2)"这个操作，该加锁的加锁，该更新的更新。
然后你会说，MySQL怎么这么笨，就不会更新前判断一下值是不是相同吗？如果判断一下，不就不用浪费InnoDB操作，多去更新一次了？
其实MySQL是确认了的。只是在这个语句里面，MySQL认为读出来的值，只有一个确定的 (id=1), 而要写的是(a=3)，只从这两个信息是看不出来“不需要修改”的。
作为验证，你可以看一下下面这个例子。
图14 可见性验证方式--对照
英语学习App首页有一个随机显示单词的功能，根据每个用户的级别有一个单词表，然后这个用户每次访问首页的时候，都会随机滚动显示三个单词。他们发现随着单词表变大，选单词这个逻辑变得越来越慢，甚至影响到了首页的打开速度。
现在，如果让你来设计这个SQL语句，你会怎么写呢？
为了便于理解，我对这个例子进行了简化：去掉每个级别的用户都有一个对应的单词表这个逻辑，直接就是从一个单词表中随机选出三个单词。这个表的建表语句和初始数据的命令如下：
mysql> CREATE TABLE `words` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `word` varchar(64) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB; delimiter ;; create procedure idata() begin declare i int; set i=0; while i<10000 do insert into words(word) values(concat(char(97+(i div 1000)), char(97+(i % 1000 div 100)), char(97+(i % 100 div 10)), char(97+(i % 10)))); set i=i+1; end while; end;; delimiter ; call idata();为了便于量化说明，我在这个表里面插入了1W行记录。接下来，我们就一起看看要随机选择3个单词，有什么方法实现，存在什么问题以及如何改进。
首先，你会想到用order by rand()来实现这个逻辑。
mysql> select word from words order by rand() limit 3;这个语句的意思很直白，随机排序取前3个。虽然这个SQL语句写法很简单，但执行流程却有点复杂的。
我们先用explain命令来看看这个语句的执行情况。
图1 使用explain命令查看语句的执行情况
Extra字段显示Using temporary，表示的是需要使用临时表；Using filesort，表示的是需要执行排序操作。
因此这个Extra的意思就是，需要临时表，并且需要在临时表上排序。
这里，你可以先回顾一下 order by 中全字段排序和rowid排序的内容。
图2 全字段排序
图3 rowid排序
然后，我再问你一个问题，你觉得对于临时内存表的排序来说，它会选择哪一种算法呢？回顾一下上一篇文章的一个结论：对于InnoDB表来说，执行全字段排序会减少磁盘访问，因此会被优先选择。
我强调了“InnoDB表”，你肯定想到了，对于内存表，回表过程只是简单地根据数据行的位置，直接访问内存得到数据，根本不会导致多访问磁盘。优化器没有了这一层顾虑，那么它会优先考虑的，就是用于排序的行越少越好了，所以，MySQL这时就会选择rowid排序。
理解了这个算法选择的逻辑，我们再来看看语句的执行流程。同时，通过今天的这个例子，我们来尝试分析一下语句的扫描行数。
这条语句的执行流程是这样的：
创建一个临时表。这个临时表使用的是memory引擎，表里有两个字段，第一个字段是double类型，为了后面描述方便，记为字段R，第二个字段是varchar(64)类型，记为字段W。并且，这个表没有建索引。
从words表中，按主键顺序取出所有的word值。对于每一个word值，调用rand()函数生成一个大于0小于1的随机小数，并把这个随机小数和word分别存入临时表的R和W字段中，到此，扫描行数是10000。
现在临时表有10000行数据了，接下来你要在这个没有索引的内存临时表上，按照字段R排序。
初始化 sort_buffer。sort_buffer中有两个字段，一个是double类型，另一个是整型。
从内存临时表中一行一行地取出R值和位置信息（我后面会和你解释这里为什么是“位置信息”），分别存入sort_buffer中的两个字段里。这个过程要对内存临时表做全表扫描，此时扫描行数增加10000，变成了20000。
在sort_buffer中根据R的值进行排序。注意，这个过程没有涉及到表操作，所以不会增加扫描行数。
排序完成后，取出前三个结果的位置信息，依次到内存临时表中取出word值，返回给客户端。这个过程中，访问了表的三行数据，总扫描行数变成了20003。
接下来，我们通过慢查询日志（slow log）来验证一下我们分析得到的扫描行数是否正确。
# Query_time: 0.900376 Lock_time: 0.000347 Rows_sent: 3 Rows_examined: 20003 SET timestamp=1541402277; select word from words order by rand() limit 3;其中，Rows_examined：20003就表示这个语句执行过程中扫描了20003行，也就验证了我们分析得出的结论。
这里插一句题外话，在平时学习概念的过程中，你可以经常这样做，先通过原理分析算出扫描行数，然后再通过查看慢查询日志，来验证自己的结论。我自己就是经常这么做，这个过程很有趣，分析对了开心，分析错了但是弄清楚了也很开心。
现在，我来把完整的排序执行流程图画出来。
图4 随机排序完整流程图1
图中的pos就是位置信息，你可能会觉得奇怪，这里的“位置信息”是个什么概念？在上一篇文章中，我们对InnoDB表排序的时候，明明用的还是ID字段。
这时候，我们就要回到一个基本概念：MySQL的表是用什么方法来定位“一行数据”的。如果把一个InnoDB表的主键删掉，是不是就没有主键，就没办法回表了？
其实不是的。如果你创建的表没有主键，或者把一个表的主键删掉了，那么InnoDB会自己生成一个长度为6字节的rowid来作为主键。
这也就是排序模式里面，rowid名字的来历。实际上它表示的是：每个引擎用来唯一标识数据行的信息。
对于有主键的InnoDB表来说，这个rowid就是主键ID；对于没有主键的InnoDB表来说，这个rowid就是由系统生成的；MEMORY引擎不是索引组织表。在这个例子里面，你可以认为它就是一个数组。因此，这个rowid其实就是数组的下标。到这里，我来稍微小结一下：order by rand()使用了内存临时表，内存临时表排序的时候使用了rowid排序方法。
那么，是不是所有的临时表都是内存表呢？
其实不是的。tmp_table_size这个配置限制了内存临时表的大小，默认值是16M。如果临时表大小超过了tmp_table_size，那么内存临时表就会转成磁盘临时表。
磁盘临时表使用的引擎默认是InnoDB，是由参数internal_tmp_disk_storage_engine控制的。
当使用磁盘临时表的时候，对应的就是一个没有显式索引的InnoDB表的排序过程。
为了复现这个过程，我把tmp_table_size设置成1024，把sort_buffer_size设置成 32768, 把 max_length_for_sort_data 设置成16。
set tmp_table_size=1024; set sort_buffer_size=32768; set max_length_for_sort_data=16; /* 打开 optimizer_trace，只对本线程有效 */ SET optimizer_trace='enabled=on'; /* 执行语句 */ select word from words order by rand() limit 3; /* 查看 OPTIMIZER_TRACE 输出 */ SELECT * FROM `information_schema`.`OPTIMIZER_TRACE`\G图5 OPTIMIZER_TRACE部分结果
然后，我们来看一下这次OPTIMIZER_TRACE的结果。
因为将max_length_for_sort_data设置成16，小于word字段的长度定义，所以我们看到sort_mode里面显示的是rowid排序，这个是符合预期的，参与排序的是随机值R字段和rowid字段组成的行。
这时候你可能心算了一下，发现不对。R字段存放的随机值就8个字节，rowid是6个字节（至于为什么是6字节，就留给你课后思考吧），数据总行数是10000，这样算出来就有140000字节，超过了sort_buffer_size 定义的 32768字节了。但是，number_of_tmp_files的值居然是0，难道不需要用临时文件吗？
这个SQL语句的排序确实没有用到临时文件，采用是MySQL 5.6版本引入的一个新的排序算法，即：优先队列排序算法。接下来，我们就看看为什么没有使用临时文件的算法，也就是归并排序算法，而是采用了优先队列排序算法。
其实，我们现在的SQL语句，只需要取R值最小的3个rowid。但是，如果使用归并排序算法的话，虽然最终也能得到前3个值，但是这个算法结束后，已经将10000行数据都排好序了。
也就是说，后面的9997行也是有序的了。但，我们的查询并不需要这些数据是有序的。所以，想一下就明白了，这浪费了非常多的计算量。
而优先队列算法，就可以精确地只得到三个最小值，执行流程如下：
对于这10000个准备排序的(R,rowid)，先取前三行，构造成一个堆；（对数据结构印象模糊的同学，可以先设想成这是一个由三个元素组成的数组）
取下一个行(R’,rowid’)，跟当前堆里面最大的R比较，如果R’小于R，把这个(R,rowid)从堆中去掉，换成(R’,rowid’)；
重复第2步，直到第10000个(R’,rowid’)完成比较。
这里我简单画了一个优先队列排序过程的示意图。
图6 优先队列排序算法示例
图6是模拟6个(R,rowid)行，通过优先队列排序找到最小的三个R值的行的过程。整个排序过程中，为了最快地拿到当前堆的最大值，总是保持最大值在堆顶，因此这是一个最大堆。
图5的OPTIMIZER_TRACE结果中，filesort_priority_queue_optimization这个部分的chosen=true，就表示使用了优先队列排序算法，这个过程不需要临时文件，因此对应的number_of_tmp_files是0。
这个流程结束后，我们构造的堆里面，就是这个10000行里面R值最小的三行。然后，依次把它们的rowid取出来，去临时表里面拿到word字段，这个过程就跟上一篇文章的rowid排序的过程一样了。
我们再看一下上面一篇文章的SQL查询语句：
select city,name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000 ;你可能会问，这里也用到了limit，为什么没用优先队列排序算法呢？原因是，这条SQL语句是limit 1000，如果使用优先队列算法的话，需要维护的堆的大小就是1000行的(name,rowid)，超过了我设置的sort_buffer_size大小，所以只能使用归并排序算法。
总之，不论是使用哪种类型的临时表，order by rand()这种写法都会让计算过程非常复杂，需要大量的扫描行数，因此排序过程的资源消耗也会很大。
再回到我们文章开头的问题，怎么正确地随机排序呢？
我们先把问题简化一下，如果只随机选择1个word值，可以怎么做呢？思路上是这样的：
取得这个表的主键id的最大值M和最小值N;
用随机函数生成一个最大值到最小值之间的数 X = (M-N)*rand() + N;
取不小于X的第一个ID的行。
我们把这个算法，暂时称作随机算法1。这里，我直接给你贴一下执行语句的序列:
mysql> select max(id),min(id) into @M,@N from t ; set @X= floor((@M-@N+1)*rand() + @N); select * from t where id >= @X limit 1;这个方法效率很高，因为取max(id)和min(id)都是不需要扫描索引的，而第三步的select也可以用索引快速定位，可以认为就只扫描了3行。但实际上，这个算法本身并不严格满足题目的随机要求，因为ID中间可能有空洞，因此选择不同行的概率不一样，不是真正的随机。
比如你有4个id，分别是1、2、4、5，如果按照上面的方法，那么取到 id=4的这一行的概率是取得其他行概率的两倍。
如果这四行的id分别是1、2、40000、40001呢？这个算法基本就能当bug来看待了。
所以，为了得到严格随机的结果，你可以用下面这个流程:
取得整个表的行数，并记为C。
取得 Y = floor(C * rand())。 floor函数在这里的作用，就是取整数部分。
再用limit Y,1 取得一行。
我们把这个算法，称为随机算法2。下面这段代码，就是上面流程的执行语句的序列。
mysql> select count(*) into @C from t; set @Y = floor(@C * rand()); set @sql = concat("select * from t limit ", @Y, ",1"); prepare stmt from @sql; execute stmt; DEALLOCATE prepare stmt;由于limit 后面的参数不能直接跟变量，所以我在上面的代码中使用了prepare+execute的方法。你也可以把拼接SQL语句的方法写在应用程序中，会更简单些。
这个随机算法2，解决了算法1里面明显的概率不均匀问题。
MySQL处理limit Y,1 的做法就是按顺序一个一个地读出来，丢掉前Y个，然后把下一个记录作为返回结果，因此这一步需要扫描Y+1行。再加上，第一步扫描的C行，总共需要扫描C+Y+1行，执行代价比随机算法1的代价要高。
当然，随机算法2跟直接order by rand()比起来，执行代价还是小很多的。
你可能问了，如果按照这个表有10000行来计算的话，C=10000，要是随机到比较大的Y值，那扫描行数也跟20000差不多了，接近order by rand()的扫描行数，为什么说随机算法2的代价要小很多呢？我就把这个问题留给你去课后思考吧。
现在，我们再看看，如果我们按照随机算法2的思路，要随机取3个word值呢？你可以这么做：
取得整个表的行数，记为C；
根据相同的随机方法得到Y1、Y2、Y3；
再执行三个limit Y, 1语句得到三行数据。
我们把这个算法，称作随机算法3。下面这段代码，就是上面流程的执行语句的序列。
mysql> select count(*) into @C from t; set @Y1 = floor(@C * rand()); set @Y2 = floor(@C * rand()); set @Y3 = floor(@C * rand()); select * from t limit @Y1，1； //在应用代码里面取Y1、Y2、Y3值，拼出SQL后执行 select * from t limit @Y2，1； select * from t limit @Y3，1；今天这篇文章，我是借着随机排序的需求，跟你介绍了MySQL对临时表排序的执行过程。
如果你直接使用order by rand()，这个语句需要Using temporary 和 Using filesort，查询的执行代价往往是比较大的。所以，在设计的时候你要量避开这种写法。
今天的例子里面，我们不是仅仅在数据库内部解决问题，还会让应用代码配合拼接SQL语句。在实际应用的过程中，比较规范的用法就是：尽量将业务逻辑写在业务代码中，让数据库只做“读写数据”的事情。因此，这类方法的应用还是比较广泛的。
最后，我给你留下一个思考题吧。
上面的随机算法3的总扫描行数是 C+(Y1+1)+(Y2+1)+(Y3+1)，实际上它还是可以继续优化，来进一步减少扫描行数的。
我的问题是，如果你是这个需求的开发人员，你会怎么做，来减少扫描行数呢？说说你的方案，并说明你的方案需要的扫描行数。
mysql> select count(*) into @C from t; set @Y1 = floor(@C * rand()); set @Y2 = floor(@C * rand()); set @Y3 = floor(@C * rand()); select * from t limit N, M-N+1; -- 取Y1、Y2和Y3里面最大的一个数，记为M，最小的一个数记为N。 再加上取整个表总行数的C行，扫描行数 = C+M+1行。
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