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问题背景

MySql(InnoDB)中的订单表需要按时间顺序分页查询，且主键不是时间维度递增，订单表在百万以上规模，此时如何高性能地实现该需求？

注：本文并非主要讲解如何建立索引，以下的分析均建立在有合适的索引的前提下

初步方案1

众所周知，MySql中，有一个limit offset, pageSize的用法，可以实现分页查询

select * from order where user_id = xxx and 【其它业务条件】 order by created_time, id limit offset, pageSize

因为created_time可能重复，所以order by时应加上id，保证顺序的确定性

点评

该方案在表规模较小的时候，不会暴露出问题，当order表增长到十万级，并且查询后面几页的时候，执行速度明显变慢，可能降到100ms的量级，如果数据量增长到百万级，则耗时达到秒级，如果增长到千万级，那耗时就变得完全不可接受了（曾排查过这样的线上慢SQL）

 深入分析

方案1为啥在大表中表现这么差呢？我们可以来揣测一下MySql是怎么执行这个查询的

假设我们在user_id，created_time，以及【其它业务条件】建立了联合索引，当我要查找第100000条到100049条的记录时，因为MySql的索引是b+ tree结构，不像数组可以随机定位到第N条记录，它需要花不小的成本去找到N的位置，N越大，成本越大

抛开b+ tree的细节不讲，我们还可以借助统计表记录总数的SQL来理解

select count(1) from order

如果能非常高效地定位第N条记录，那么上述统计也能非常高效的执行，但实际上，在大表中统计记录总条数，也是非常慢的(本文是在InnoDB的场景下)

方案1低效的根本原因在于：定位到offset的成本过高，未能充分利用索引的有序性

方案2

索引(b+ tree)的特点在于，数据是有序的，虽然找到第N条记录的效率比较低，但找到某一条数据在索引中的位置，其效率是很高的（索引本来就是解决这个问题的）

我们换一种思路，每次取50条记录，第一次取的时候，指定从上次结束的位置继续往后取50条，这样，我们便可以利用上索引的有序性了

我们先看一个以id为序，进行分页查询的例子

select * from order where id > 'pre max id' order by id limit 50

第一次查询不用带条件，后续查询则传入前一次查询的最大id，简单分析可知，MySql在执行时，先定位到pre max id的位置(id是有序的，定位非常快)，然后从这往后取50条记录即可，整个过程非常高效

我们回到最开始的问题，“按时间顺序分页查询，且主键不是时间维度递增”，此时我们不能用id作为分页的条件，因为按它去分页，便不是按时间顺序了，但也不能直接把id换成时间，因为时间可能会重复，我们来分析一下

假如前一次分页的最后一条记录为id=ddd的这条（created_time为2019-02-03），下一次查询使用created_time>2019-02-03作为条件时，则会把id=yyy的这条记录漏掉，如果换成created_time>=2019-02-03也不行，id=ddd的这条记录就又被查出来了

对于这个数据遗漏或重复的问题，我看到一种解决方案是这样的：

分三种情况进行查询

1. 首次查询，created_time>=’xxxx-xx-xx’，如果不要求以某时间开始，则无条件

   select * from order where user_id = xxx and 【其它业务条件】 and created_time >= 'xxxx-xx-xx' order by created_time, id limit pageSize

2. 如果上次查询的记录条数等于pageSize，则用created_time和id的组合条件来查询，为了防止created_time在边界位置发生重复时漏掉数据

   select * from order where user_id = xxx and 【其它业务条件】 and created_time = 'created_time of latest recored' and id > 'id of latest recored' order by created_time, id limit pageSize

3. 如果上次查询的记录数小于pageSize，并且上次查询是第二种查询，则仅用created_time来查询，

   select * from order where user_id = xxx and 【其它业务条件】 and created_time > 'created_time of latest recored' order by created_time, id limit pageSize 

注意：

created_time不能为null，否=和>会返回null，导致对应结果查不出来，如果存在为null的情况，则需要对部分查询把=和>分别改为is null和is not null来查询

点评

上述方法确实可以解决漏掉数据或重复的问题，并且也有着不错的性能，但缺点也比较明显，查询过于复杂，得分情况执行不同的SQL，并且分页不稳定，中间查询出来的记录数可能小于pageSize（如果没有重复项，那会多出一倍的结果为空的查询），实际上后面还有数据

进一步深入分析

我尝试在网上找过资料，只找到了以id为分页顺序，然后用id>’pre max id’这种方式来查，而我们要以可重复的created_time为分页顺序，如何写出简洁高效的SQL呢？

如果要成为一个优秀的程序员，我觉得分析&解决新问题的能力，是必不可少的，即使在网上能找到解决方案，优秀的分析能力也有助于借鉴并结合自己的场景，优化出更好的个性化方案。

我们在(user_id,created_time)建立了索引，并且我们知道InnoDB的辅助索引是包含了主键的，且主键一定不会重复，这意味着在索引上，每条记录的顺序是完全确定的，不存在重复的情况

我们要分页的顺序跟此索引的顺序是吻合的，只需要沿着索引，一批一批地取数据就可以了，这是一个对索引很直接的利用，为什么现在我没办法做到？

如果我是MySql的设计人员，针对这种很常见很直接的需求，我怎么去提供支持？还是说不支持？

我举一个例子，像java中的基于排序的TreeSet，我猜它一定有floor和ceiling这样的方法(返回Set中，大于或小于指定元素的第一个元素)，这是基于排序的数据结构该有的东西，如果它没有，那早被人喷了然后加上去了

回到索引的话题，这种直接的需求，它应该支持，否则说不过去，现在的问题变成了：用什么语法来，来实现在组合索引上，基于组合(user_id,created_time,id的组合)顺序的遍历？

此时脑海里便回想起以前用过的(a,b) in ((1,2),(3,4),(7,4))这样的组合写法，然后猜测它也支持大于小于这类比较，跑去MySql中验证一下：

select (3,7)>(3,7),    (3,6)>(3,7),    (3,8)>(3,7),    (4,7)>(3,7),    (4,2)>(3,7);
返回：
0    0    1    1    1

如此一来，这问题就变得和id>’pre max id’这种一样简单了。

这种写法在官方文档中也找到了对应的资料，官方称这类运算为“行比较”（row comparisons）

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/comparison-operators.html#operator_greater-than

看到这里，也许你跟我当时一样，即开心又兴奋，一个完美的方案就在眼前，然而MySql优化器没有我们想像的聪明，在“行比较”面前，就变成了二傻子，不能很好地使用索引了

此时我又回过头去试验了一下“行比较”对应的等价写法

(a,b)>(x,y)
等价于
a>x or (a=x and b>y)

发现这种看似很复杂且还有or的写法，竟然能很好地使用索引，效率非常高，即使像(a,b,c)>(x,y,z)，改成很复杂的等价写法：

a>x or (a=x and (b>y or (b=y and c>z)))

也能很好地使用索引，此时真不知道该夸它还是骂它，唉

关于“行比较”的索引选择，在官网找到这样一份资料，文中说索引覆盖不到时，建议拆开成普通写法，这样看来，也许人家是有什么苦衷吧

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/row-constructor-optimization.html

 方案3

由于有了a>x or (a=x and b>y)这种等价于组合比较的语法，且能正确地使用索引，所以可以写出高效且还算简洁的SQL

select * from order 

where user_id = xxx and 【其它业务条件】 and (created_time > 'created_time of latest recode' or (created_time = 'created_time of latest recode' and id > 'id of latest recode'))  

order by created_time, id limit pageSize

此方式跟以id为序的分页查询是一样的，首次查询去掉组合条件即可，代码略显复杂，好在可以利用上组合索引，十分高效，耗时稳定，不会因为遍历到末尾而性能降低

遗憾地是，最优雅的方式却撞见个二傻子优化器，按理说用他们支持的特定语法(变化范围更小，模式更固定)去精确地表达查询需求，应该更容易被优化器识别出来并用最优方案去执行才说得通，结果却不如人意

希望以后能MySql更好地支持“行比较”吧(8.0.19仍存在问题)

 注意：

这里也不允许created_time为null，因为null值参与>和=运算，结果一律为null，即条件不成立，相应结果查不出来。

如果存在为null的情况，则要作一些调整，如果前一批数据的最后一条记录的created_time为null（null在索引中被视作极小值），则可以这样改：

(created_time is not null or (created_time is null and id > 'id of latest recode'))

仍旧可以走索引，实现高效分页查询

总结

方案1在小表的情况下，简单方便，只用传页码和页大小即可，还可以随机跳到指定页，具有一定优势

方案2和方案3在大表的情况下，有着优异的性能，以及稳定性，缺点是不能随机地跳转页面，需要传入上一页的排序字段。这个弊端在一定程度上可以规避，比如现在很多分页都是一页一页地往下翻，比如微博、朋友圈动态等，或者是分批处理全表数据，不需要随机跳转

细心的同学可能发现，where条件里还有【其它业务条件】，这样还能正常走索引吗？是否会发生全表扫描？这个问题其实是可以规避的，有空再写一篇执行计划并不完全可靠的案例。

注：执行计划有时不能正确地反映实际执行效果，所以我没有贴执行计划；我使用的MySql版本为5.7.23和8.0.19

题外话

方案3的写法是我自己琢磨出来的，在网上也没找到类似的资料，算独门秘技吧，除此之外，我觉得同样很有价值的是【进一步深入分析】中的思考过程，如果养成这种思考习惯，有利于创新，去解决别人没遇到过的问题，在未知的领域，知道该从哪个方向去寻找答案；或者找到新的方法更好地去解决旧问题。

如果本文有帮助到你，或者觉得有价值，麻烦点个赞，这样我会更有动力去更多地分享自己的经验

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