SQL 非预处理执行计划缓存
TiDB 支持对部分非 PREPARE 语句的执行计划进行缓存，类似于 Prepare/Execute 语句。该功能允许这些语句跳过优化阶段，从而提升性能。
启用非预处理执行计划缓存可能会带来额外的内存和 CPU 开销，并不适用于所有场景。是否在你的场景中启用此功能，请参考 性能收益 和 内存监控 部分。
原理
非预处理执行计划缓存是会话级别的功能，与 预处理计划缓存 共享缓存。其基本原理如下：
- 启用非预处理计划缓存后，TiDB 首先根据抽象语法树（AST）对查询进行参数化。例如，
SELECT * FROM t WHERE b < 10 AND a = 1会被参数化为SELECT * FROM t WHERE b < ? and a = ?。 - 然后，TiDB 使用参数化后的查询在计划缓存中查找。
- 如果找到可重用的执行计划，则直接使用，跳过优化阶段。
- 否则，优化器会生成新的执行计划，并将其加入缓存，以便后续查询复用。
用法
你可以通过设置 tidb_enable_non_prepared_plan_cache 系统变量，开启或关闭非预处理执行计划缓存。还可以通过 tidb_session_plan_cache_size 系统变量控制非预处理计划缓存的大小。当缓存的计划数超过 tidb_session_plan_cache_size 时，TiDB 会采用最近最少使用（LRU）策略进行淘汰。
从 v7.1.0 起，你还可以通过 tidb_plan_cache_max_plan_size 系统变量控制可缓存计划的最大尺寸。默认值为 2 MB。如果计划的大小超过此值，则不会被缓存。
示例
以下示例演示如何使用非预处理计划缓存：
创建测试用表
t：CREATE TABLE t (a INT, b INT, KEY(b));开启非预处理计划缓存：
SET tidb_enable_non_prepared_plan_cache = ON;执行以下两个查询：
SELECT * FROM t WHERE b < 10 AND a = 1; SELECT * FROM t WHERE b < 5 AND a = 2;查看第二个查询是否命中缓存：
SELECT @@last_plan_from_cache;如果输出中的
last_plan_from_cache值为1，表示第二个查询的执行计划来自缓存：+------------------------+ | @@last_plan_from_cache | +------------------------+ | 1 | +------------------------+ 1 row in set (0.00 sec)
限制
缓存次优计划
TiDB 只会缓存一个参数化查询的执行计划。例如，SELECT * FROM t WHERE a < 1 和 SELECT * FROM t WHERE a < 100000 共享相同的参数化形式 SELECT * FROM t WHERE a < ?，因此共享同一个执行计划。
如果这导致性能问题，可以使用 ignore_plan_cache() 提示忽略缓存中的计划，让优化器每次都生成新的执行计划。如果 SQL 无法修改，可以创建绑定解决此问题。例如，CREATE BINDING FOR SELECT ... USING SELECT /*+ ignore_plan_cache() */ ...。
使用限制
鉴于上述风险，以及执行计划缓存只在简单查询中带来显著益处（如果查询复杂且耗时较长，使用执行计划缓存可能帮助不大），TiDB 对非预处理计划缓存的范围做了严格限制，具体如下：
- 不支持 预处理计划缓存 不支持的查询或计划。
- 不支持包含复杂操作符（如
Window或Having）的查询。 - 不支持包含三个或以上
Join表或子查询的查询。 - 不支持在
ORDER BY或GROUP BY后直接使用数字或表达式，例如ORDER BY 1和GROUP BY a+1。只支持ORDER BY column_name和GROUP BY column_name。 - 不支持对
JSON、ENUM、SET或BIT类型列进行过滤的查询，例如SELECT * FROM t WHERE json_col = '{}'。 - 不支持对
NULL值进行过滤的查询，例如SELECT * FROM t WHERE a is NULL。 - 默认不支持参数化后参数个数超过 200 的查询，例如
SELECT * FROM t WHERE a in (1, 2, 3, ... 201)。从 v7.3.0 起，可以通过设置44823修复在tidb_opt_fix_control系统变量中的值，修改此限制。 - 不支持访问虚拟列、临时表、视图或内存表的查询，例如
SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS，其中COLUMNS是 TiDB 内存表。 - 不支持带提示或绑定的查询。
- 默认不支持带
FOR UPDATE子句的 DML 语句或SELECT语句。若要取消此限制，可以执行SET tidb_enable_non_prepared_plan_cache_for_dml = ON。
启用此功能后，优化器会快速评估查询。如果不满足非预处理计划缓存的支持条件，查询会回退到常规优化流程。
性能收益
在内部测试中，启用非预处理计划缓存功能在大多数 TP 场景下能带来显著的性能提升。例如，在 TPC-C 测试中约提升 4%，在某些银行业务负载中提升超过 10%，在 Sysbench RangeScan 中提升 15%。
但此功能也会带来一些额外的内存和 CPU 开销，包括判断查询是否支持、参数化查询以及在缓存中查找计划。如果你的工作负载中大部分查询未命中缓存，启用此功能反而可能影响性能。
在这种情况下，你需要观察 Grafana 中的 Queries Using Plan Cache OPS 面板中的 non-prepared 指标和 Plan Cache Miss OPS 面板中的 non-prepared-unsupported 指标。如果大部分查询不支持，只有少数命中计划缓存，可以考虑关闭此功能。
诊断
启用非预处理计划缓存后，可以执行 EXPLAIN FORMAT='plan_cache' SELECT ... 来验证查询是否命中缓存。对于未命中的查询，系统会在警告中返回原因。
注意，如果不添加 FORMAT='plan_cache'，EXPLAIN 不会命中缓存。
要验证查询是否命中缓存，可以执行以下 EXPLAIN FORMAT='plan_cache' 语句：
EXPLAIN FORMAT='plan_cache' SELECT * FROM (SELECT a+1 FROM t) t;
输出示例：
3 rows in set, 1 warning (0.00 sec)
查看未命中缓存的查询，可以执行 SHOW warnings;：
SHOW warnings;
输出示例：
+---------+------+-------------------------------------------------------------------------------+
| Level | Code | Message |
+---------+------+-------------------------------------------------------------------------------+
| Warning | 1105 | skip non-prepared plan-cache: queries that have sub-queries are not supported |
+---------+------+-------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
在上述示例中，查询未命中缓存是因为非预处理计划缓存不支持 + 操作。
监控
启用非预处理计划缓存后，可以在以下面板监控内存使用情况、缓存中的计划数和命中率：
还可以在 statements_summary 表和慢查询日志中监控命中率。以下示例演示如何在 statements_summary 表中查看命中率：
创建表
t：CREATE TABLE t (a int);开启非预处理计划缓存：
SET @@tidb_enable_non_prepared_plan_cache=ON;执行以下三条查询：
SELECT * FROM t WHERE a<1; SELECT * FROM t WHERE a<2; SELECT * FROM t WHERE a<3;查询
statements_summary表，查看命中率：SELECT digest_text, query_sample_text, exec_count, plan_in_cache, plan_cache_hits FROM INFORMATION_SCHEMA.STATEMENTS_SUMMARY WHERE query_sample_text LIKE '%SELECT * FROM %';输出示例：
+---------------------------------+------------------------------------------+------------+---------------+-----------------+ | digest_text | query_sample_text | exec_count | plan_in_cache | plan_cache_hits | +---------------------------------+------------------------------------------+------------+---------------+-----------------+ | SELECT * FROM `t` WHERE `a` < ? | SELECT * FROM t WHERE a<1 | 3 | 1 | 2 | +---------------------------------+------------------------------------------+------------+---------------+-----------------+ 1 row in set (0.01 sec)从输出可以看到，该查询执行了三次，命中缓存两次。