高效sql性能优化极简教程

一,sql性能优化基础方法论

对于功能,我们可能知道必须改进什么;但对于性能问题,有时我们可能无从下手。其实,任何计算机应用系统最终队可以归结为:

  1. cpu消耗
  2. 内存使用
  3. 对磁盘,网络或其他I/O设备的输入/输出(I/O)操作。

但我们遇到性能问题时,要判断的第一点就是“在这三种资源中,是否有哪一种资源达到了有问题的程度”,因为这一点能指导我们搞清楚“需要优化重构什么”和“如何优化重构它”

二,sql调优领域

应用程序级调优

  • sql语句调优
  • 管理变化调优

示例级调优

  • 内存
  • 数据结构
  • 实例配置

操作系统交互

  • I/O
  • swap
  • Parameters

三,sql优化方法

  1. 优化业务数据
  2. 优化数据设计
  3. 优化流程设计
  4. 优化sql语句
  5. 优化物理结构
  6. 优化内存分配
  7. 优化I/O
  8. 优化内存竞争
  9. 优化操作系统

四,sql优化过程

  1. 定位有问题的语句
  2. 检查执行计划
  3. 检查执行计划中优化器的统计信息
  4. 分析相关表的记录数、索引情况
  5. 改写sql语句、使用HINT、调整索引、表分析
  6. 有些sql语句不具备优化的可能,需要优化处理方式
  7. 达到最佳执行计划

五,什么是好的sql语句

尽量简单,模块化

易读,易维护

节省资源

  • 内存
  • cpu
  • 扫描的数据块要少
  • 少排序

不造成死锁

六,sql语句的处理过程

sql语句的四个处理阶段:

解析(PARSE):

检查语法

检查语义和相关的权限

在共享池中查找sql语句

合并(MERGE)视图定义和子查询

确定执行计划

绑定(BIND)

在语句中查找绑定变量

赋值(或重新赋值)

执行(EXECUTE)

应用执行计划

执行必要的I/O和排序操作

提取(FETCH)

从查询结果中返回记录

必要时进行排序

使用ARRAY FETCH机制

七,sql表的基本连接方式

表连接有几种?

sql表连接分成外连接内连接交叉连接。

新建两张表:

表1:student 截图如下:

表2:course 截图如下:

(此时这样建表只是为了演示连接SQL语句,当然实际开发中我们不会这样建表,实际开发中这两个表会有自己不同的主键。)

一、外连接

外连接可分为:左连接、右连接、完全外连接。

1、左连接 left join 或 left outer join

SQL语句:select * from student left join course on student.ID=course.ID

执行结果:

左外连接包含left join左表所有行,如果左表中某行在右表没有匹配,则结果中对应行右表的部分全部为空(NULL).

注:此时我们不能说结果的行数等于左表数据的行数。当然此处查询结果的行数等于左表数据的行数,因为左右两表此时为一对一关系。

2、右连接 right join 或 right outer join

SQL语句:select * from student right join course on student.ID=course.ID

执行结果:

右外连接包含right join右表所有行,如果左表中某行在右表没有匹配,则结果中对应左表的部分全部为空(NULL)。

注:同样此时我们不能说结果的行数等于右表的行数。当然此处查询结果的行数等于左表数据的行数,因为左右两表此时为一对一关系。

3、完全外连接 full join 或 full outer join

SQL语句:select * from student full join course on student.ID=course.ID

执行结果:

完全外连接包含full join左右两表中所有的行,如果右表中某行在左表中没有匹配,则结果中对应行右表的部分全部为空(NULL),如果左表中某行在右表中没有匹配,则结果中对应行左表的部分全部为空(NULL)。

二、内连接 join 或 inner join

SQL语句:select * from student inner join course on student.ID=course.ID

执行结果:

inner join 是比较运算符,只返回符合条件的行。

此时相当于:select * from student,course where student.ID=course.ID

三、交叉连接 cross join

1.概念:没有 WHERE 子句的交叉联接将产生连接所涉及的表的笛卡尔积。第一个表的行数乘以第二个表的行数等于笛卡尔积结果集的大小。

SQL语句:select * from student cross join course

执行结果:

如果我们在此时给这条SQL加上WHERE子句的时候比如SQL:select * from student cross join course where student.ID=course.ID

此时将返回符合条件的结果集,结果和inner join所示执行结果一样。

八,sql优化最佳实践

1,选择最有效率的表连接顺序

首先要明白一点就是SQL 的语法顺序和执行顺序是不一致的

SQL的语法顺序:

select 【distinct】 ....from ....【xxx join】【on】....where....group by ....having....【union】....order by......

SQL的执行顺序:

from ....【xxx join】【on】....where....group by ....avg()、sum()....having....select 【distinct】....order by......

from 子句--执行顺序为从后往前、从右到左 表名(最后面的那个表名为驱动表,执行顺序为从后往前, 所以数据量较少的表尽量放后)

where子句--执行顺序为自下而上、从右到左

将可以过滤掉大量数据的条件写在where的子句的末尾性能最优

group by 和order by 子句执行顺序都为从左到右

select子句--少用*号,尽量取字段名称。 使用列名意味着将减少消耗时间。

2,避免产生笛卡尔积

含有多表的sql语句,必须指明各表的连接条件,以避免产生笛卡尔积。N个表连接需要N-1个连接条件。

3,避免使用*

当你想在select子句中列出所有的列时,使用动态sql列引用“*”是一个方便的方法,不幸的是,是一种非常低效的方法。sql解析过程中,还需要把“*”依次转换为所有的列名,这个工作需要查询数据字典完成!

4,用where子句替换having子句

where子句搜索条件在进行分组操作之前应用;而having自己条件在进行分组操作之后应用。避免使用having子句,having子句只会在检索出所有纪录之后才对结果集进行过滤,这个处理需要排序,总计等操作。如果能通过where子句限制记录的数目,那就能减少这方面的开销。

5,用exists、not exists和in、not in相互替代

原则是哪个的子查询产生的结果集小,就选哪个

select * from t1 where x in (select y from t2)

select * from t1 where exists (select null from t2 where y =x)

IN适合于外表大而内表小的情况;exists适合于外表小而内表大的情况

6,使用exists替代distinct

当提交一个包含一对多表信息(比如部门表和雇员表)的查询时,避免在select子句中使用distinct,一般可以考虑使用exists代替,exists使查询更为迅速,因为子查询的条件一旦满足,立马返回结果。

低效写法:

select distinct dept_no,dept_name from dept d,emp e where d.dept_no=e.dept_no

高效写法:

select dept_no,dept_name from dept d where exists (select 'x' from emp e where e.dept_no=d.dept_no)

备注:其中x的意思是:因为exists只是看子查询是否有结果返回,而不关心返回的什么内容,因此建议写一个常量,性能较高!

用exists的确可以替代distinct,不过以上方案仅适用dept_no为唯一主键的情况,如果要去掉重复记录,需要参照以下写法:

select * from emp where dept_no exists (select Max(dept_no)) from dept d, emp e where e.dept_no=d.dept_no group by d.dept_no)

7,避免隐式数据类型转换

隐式数据类型转换不能适用索引,导致全表扫描!t_tablename表的phonenumber字段为varchar类型

以下代码不符合规范:

select column1 into i_l_variable1 from t_tablename where phonenumber=18519722169;

应编写如下:

select column1 into i_lvariable1 from t_tablename where phonenumber='18519722169';

8,使用索引来避免排序操作

在执行频度高,又含有排序操作的sql语句,建议适用索引来避免排序。排序是一种昂贵的操作,在一秒钟执行成千上万次的sql语句中,如果带有排序操作,往往会消耗大量的系统资源,性能低下。索引是一种有序结果,如果order by后面的字段上建有索引,将会大大提升效率!

9,尽量使用前端匹配的模糊查询

例如,column1 like 'ABC%'方式,可以对column1字段进行索引范围扫描;而column1 kike '%ABC%'方式,即使column1字段上存在索引,也无法使用该索引,只能走全表扫描。

10,不要在选择性较低的字段建立索引

在选择性较低的字段使用索引,不但不会降低逻辑I/O,相反,往往会增加大量逻辑I/O降低性能。比如,性别列,男和女!

11,避免对列的操作

不要在where条件中对字段进行数学表达式运算,任何对列的操作都可能导致全表扫描,这里所谓的操作,包括数据库函数,计算表达式等等,查询时要尽可能将操作移到等式的右边,甚至去掉函数。

例如:下列sql条件语句中的列都建有恰当的索引,但几十万条数据下已经执行非常慢了:

select * from record where amount/30<1000 (执行时间11s)

由于where子句中对列的任何操作结果都是在sql运行时逐行计算得到,因此它不得不进行全表扫描,而没有使用上面的索引;如果这些结果在查询编译时就能得到,那么就可以被sql优化器优化,使用索引,避免全表扫描,因此sql重写如下:

select * from record where amount<1000*30 (执行时间不到1秒)

12,尽量去掉"IN","OR"

含有"IN"、"OR"的where子句常会使用工作表,使索引失效,如果不产生大量重复值,可以考虑把子句拆开;拆开的子句中应该包含索引;

select count(*) from stuff where id_no in('0','1')

可以拆开为:

select count(*) from stuff where id_no='0'

select count(*) from stuff where id_no='1'

然后在做一个简单的加法

13,尽量去掉"<>"

尽量去掉"<>",避免全表扫描,如果数据是枚举值,且取值范围固定,可以使用"or"方式

update serviceinfo set state=0 where state<>0;

以上语句由于其中包含了"<>",执行计划中用了全表扫描(Table access full),没有用到state字段上的索引,实际应用中,由于业务逻辑的限制,字段state智能是枚举值,例如0,1或2,因此可以去掉"<>" 利用索引来提高效率。

update serviceinfo set state=0 where state =1 or state =2

14,避免在索引列上使用IS NULL或者NOT

避免在索引中使用任何可以为空的列,导致无法使用索引

15,批量提交sql

如果你需要在一个在线的网站上去执行一个大的DELETE或INSERT查询,你需要非常小心,要避免你的操作让你的整个网站停止相应。因为这两个操作是会锁表的,表一锁住了,别的操作都进不来了。

Apache会有很多的子进程或线程。所以,其工作起来相当有效率,而我们的服务器也不希望有太多的子进程,线程和数据库链接,这是极大的占服务器资源的事情,尤其是内存。

如果你把你的表锁上一段时间,比如30秒钟,那么对于一个有很高访问量的站点来说,这30秒所积累的访问进程或线程,数据库链接,打开的文件数,可能不仅仅会让你的WEB服务崩溃,还可能会让你的整台服务器马上挂了。所以,如果你有一个大的处理,你一定把其拆分。

原文发布于微信公众号 - 架构师小秘圈(seexmq)

原文发表时间:2017-11-29

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