前言
日常开发中，我们经常会使用到order by，亲爱的小伙伴，你是否知道order by 的工作原理呢？order by的优化思路是怎样的呢？使用order by有哪些注意的问题呢？本文将跟大家一起来学习，攻克order by~
一个使用order by 的简单例子
假设用一张员工表，表结构如下：
表数据如下：
我们现在有这么一个需求：查询前10个，来自深圳员工的姓名、年龄、城市，并且按照年龄小到大排序。对应的 SQL 语句就可以这么写：
这条语句的逻辑很清楚，但是它的底层执行流程是怎样的呢？
order by 工作原理
explain 执行计划
我们先用Explain关键字查看一下执行计划
我们可以发现，这条SQL使用到了索引，并且也用到排序。那么它是怎么排序的呢？
全字段排序
MySQL 会给每个查询线程分配一块小内存，用于排序的，称为 sort_buffer。什么时候把字段放进去排序呢，其实是通过idx_city索引找到对应的数据，才把数据放进去啦。
我们回顾下索引是怎么找到匹配的数据的，现在先把索引树画出来吧，idx_city索引树如下：
idx_city索引树，叶子节点存储的是主键id。还有一棵id主键聚族索引树，我们再画出聚族索引树图吧：
我们的查询语句是怎么找到匹配数据的呢？先通过idx_city索引树，找到对应的主键id，然后再通过拿到的主键id，搜索id主键索引树，找到对应的行数据。
加上order by之后，整体的执行流程就是：
执行示意图如下：
将查询所需的字段全部读取到sort_buffer中，就是全字段排序。这里面，有些小伙伴可能会有个疑问,把查询的所有字段都放到sort_buffer，而sort_buffer是一块内存来的，如果数据量太大，sort_buffer放不下怎么办呢？
磁盘临时文件辅助排序
实际上，sort_buffer的大小是由一个参数控制的：sort_buffer_size。如果要排序的数据小于sort_buffer_size，排序在sort_buffer 内存中完成，如果要排序的数据大于sort_buffer_size，则借助磁盘文件来进行排序
如何确定是否使用了磁盘文件来进行排序呢？可以使用以下这几个 命令
可以从 number_of_tmp_files 中看出，是否使用了临时文件。
number_of_tmp_files 表示使用来排序的磁盘临时文件数。如果number_of_tmp_files>0，则表示使用了磁盘文件来进行排序。
使用了磁盘临时文件，整个排序过程又是怎样的呢？
TPS: 借助磁盘临时小文件排序，实际上使用的是归并排序算法。
小伙伴们可能会有个疑问，既然sort_buffer放不下，就需要用到临时磁盘文件，这会影响排序效率。那为什么还要把排序不相关的字段（name，city）放到sort_buffer中呢？只放排序相关的age字段，它不香吗？可以了解下rowid 排序。
rowid 排序
rowid 排序就是，只把查询SQL需要用于排序的字段和主键id，放到sort_buffer中。那怎么确定走的是全字段排序还是rowid 排序排序呢？
实际上有个参数控制的。这个参数就是max_length_for_sort_data，它表示MySQL用于排序行数据的长度的一个参数，如果单行的长度超过这个值，MySQL 就认为单行太大，就换rowid 排序。我们可以通过 命令 看下这个参数取值。
max_length_for_sort_data 默认值是1024。因为本文示例中name,age,city长度=64+4+64 =132 < 1024, 所以走的是全字段排序。我们来改下这个参数，改小一点.
使用rowid 排序的话，整个SQL执行流程又是怎样的呢？
执行示意图如下：
对比一下全字段排序的流程，rowid 排序多了一次回表。
什么是回表？拿到主键再回到主键索引查询的过程，就叫做回表”
我们通过optimizer_trace，可以看到是否使用了rowid排序的：
全字段排序与rowid排序对比
一般情况下，对于InnoDB存储引擎，会优先使用全字段排序。可以发现 max_length_for_sort_data 参数设置为1024，这个数比较大的。一般情况下，排序字段不会超过这个值，也就是都会走全字段排序。
order by的一些优化思路
我们如何优化order by语句呢？
联合索引优化
再回顾下示例SQL的查询计划
我们给查询条件city和排序字段age，加个联合索引idx_city_age。再去查看执行计划：
可以发现，加上idx_city_age联合索引，就不需要Using filesort排序了。为什么呢？因为索引本身是有序的，我们可以看下idx_city_age联合索引示意图，如下：
整个SQL执行流程变成酱紫：
流程示意图如下：
从示意图看来，还是有一次回表操作。针对本次示例，有没有更高效的方案呢？有的，可以使用覆盖索引：
覆盖索引：在查询的数据列里面，不需要回表去查，直接从索引列就能取到想要的结果。换句话说，你SQL用到的索引列数据，覆盖了查询结果的列，就算上覆盖索引了。”
我们给city，name，age 组成一个联合索引，即可用到了覆盖索引，这时候SQL执行时，连回表操作都可以省去啦。
调整参数优化
我们还可以通过调整参数，去优化order by的执行。比如可以调整sort_buffer_size的值。因为sort_buffer值太小，数据量大的话，会借助磁盘临时文件排序。如果MySQL服务器配置高的话，可以使用稍微调整大点。
我们还可以调整max_length_for_sort_data的值，这个值太小的话，order by会走rowid排序，会回表，降低查询性能。所以max_length_for_sort_data可以适当大一点。
当然，很多时候，这些MySQL参数值，我们直接采用默认值就可以了。
使用order by 的一些注意点:没有where条件，order by字段需要加索引吗
日常开发过程中，我们可能会遇到没有where条件的order by，那么，这时候order by后面的字段是否需要加索引呢。如有这么一个SQL，create_time是否需要加索引：
无条件查询的话，即使create_time上有索引,也不会使用到。因为MySQL优化器认为走普通二级索引，再去回表成本比全表扫描排序更高。所以选择走全表扫描,然后根据全字段排序或者rowid排序来进行。
如果查询SQL修改一下：
分页limit过大时，会导致大量排序怎么办?
假设SQL如下：
索引存储顺序与order by不一致，如何优化？
假设有联合索引 idx_age_name, 我们需求修改为这样：查询前10个员工的姓名、年龄，并且按照年龄小到大排序，如果年龄相同，则按姓名降序排。对应的 SQL 语句就可以这么写：
我们看下执行计划，发现使用到Using filesort
这是因为，idx_age_name索引树中，age从小到大排序，如果age相同，再按name从小到大排序。而order by 中，是按age从小到大排序，如果age相同，再按name从大到小排序。也就是说，索引存储顺序与order by不一致。
我们怎么优化呢？如果MySQL是8.0版本，支持Descending Indexes，可以这样修改索引：
使用了in条件多个属性时，SQL执行是否有排序过程
如果我们有联合索引idx_city_name，执行这个SQL的话，是不会走排序过程的，如下：
但是，如果使用in条件，并且有多个条件时，就会有排序过程。
这是因为:in有两个条件，在满足深圳时，age是排好序的，但是把满足上海的age也加进来，就不能保证满足所有的age都是排好序的。因此需要Using filesort。