【SQL进阶】03.执行计划之旅1 - 初探

听到大牛们说执行计划,总是很惶恐,是对知识的缺乏的惶恐,所以必须得学习执行计划,以减少对这一块知识的惶恐,下面是对执行计划的第一讲-理解执行计划。

一、为什么需要执行计划?

(1)帮助分析

当我们想要去分析SQL语句存在很慢时,需要有一个分析工具帮助我们分析SQL语句中哪些地方存在性能问题,而这个分析工具就是执行计划,看懂执行计划就能知道哪些地方有性能问题,然后结合自己已有的SQL知识分析为什么这些地方有性能问题,进而尝试提出解决方案,并测试自己的方案是否能提高性能,以及方案是否合理。

(2)获取其他信息

       a.哪些索引被用在查询中

       b.数据是怎样关联起来的

       c.数据是怎样检索的

       d.为什么SQL Server没有使用这些索引

       e.SQL语句的执行顺序

二、什么是执行计划?

SQL语句执行之前,需要有一个执行的方案,而这个方案是由查询优化器(查询分析器)产生的,并且是高效的、开销最小的方案,这就是执行计划。不知道查询优化器的可以看我写之前写的一篇博客:

【T-SQL进阶】02.理解SQL查询的底层原理

三、如何显示执行计划?

执行计划有三种格式:图形化执行计划,文本化执行计划,XML格式的执行计划。

(1)图形化执行计划

优点:可视性好。

a.估计的执行计划

可以通过鼠标点击图标显示估计的执行计划或者通过快捷键Ctrl+L显示估计执行计划。预估执行计划不会真正执行,只是预估出来的执行计划。

b.实际的执行计划

单击实际的执行计划图标,该图标处于选中状态,然后执行SQL语句,将会显示实际执行的执行计划。

(2)文本化执行计划

用独立的行来代表每一个迭代器。使用竖线(符号“|”)来代表查询树中迭代器之间的父子关系。数据都是从子迭代器流向父迭代器。

优点:和图形计划比较,文本执行计划更容易保存、处理、搜索和比较。

--显示完整的预估执行计划信息
SET SHOWPLAN_TEXT ON
GO
--显示预估执行计划的有限信息,可以用osql.exe等工具分析
SET SHOWPLAN_ALL ON
GO
--显示完整的实际执行计划信息
SET STATISTICS PROFILE ON
GO

总结:

(3)XML执行计划

优点:三种执行计划中最详细的。图形执行计划可以保存为扩展名为.sqlplan的XML格式的计划文件,打开此文件将会以图形化的执行计划展示。

--显示预估执行计划
SET SHOWPLAN_XML ON
GO
--显示实际计划的XML格式数据
SET STATISTICS XML ON
GO

 总结

四、如何分析执行计划?

下面分析三种情况的执行计划:

1.堆表

2.聚集索引

3.非聚集索引

结构

扫描

查找

书签查找

堆表

表扫描

没有这种情况

RID 查找

聚集索引

聚集索引扫描

聚集索引查找

没有这种情况

非聚集索引

如果用到了索引,则是索引扫描

索引查找

Key 查找

关于表扫描的那些事:

  • 没有索引的表称作堆表,查找匹配行用的是表扫描。
  • 如果出现表扫描操作,则证明这个表上一定没有聚集索引。

关于索引查找的那些事:

假设[列1]上有一个单列索引,可以使用这个索引查找下面这些谓词:

  1.[列1] = 1.23

  2.[列1] > 1.23

  3.[列1] BETWEEN 1 AND 100

  4.[列1] LIKE 'abc%'

  5.[列1] IN (1,3,7,10)

  不能使用这个索引对下列这些谓词进行查找:

  1.ABS[列1] = 1

  2.[列1] + 10 > 12

  3.[列1] LIKE '%abc'

关于非聚集索引的那些事:

  1. 如果只有非聚集索引时,非聚集索引不包含查询列时,则SQL查询优化器选择非聚集索引扫描。
  2. 只有非聚集索引时,非聚集索引不包含过滤条件列时,则选择表扫描。
  3. 非聚集索引具有独立于数据行的结构。 非聚集索引包含非聚集索引键值,并且每个键值项都有指向包含该键值的数据行的指针。
  4. 从非聚集索引中的索引行指向数据行的指针称为行定位器。 行定位器的结构取决于数据页是存储在堆中还是聚集表中。 对于堆,行定位器是指向行的指针。 对于聚集表,行定位器是聚集索引键。
  5. 您可以向非聚集索引的叶级添加非键列(包含列)以跳过现有的索引键限制(900 字节和 16 键列),并执行完整范围内的索引查询。

关于聚集索引的那些事:

1. 如果表上有聚集索引,则扫描称作聚集索引扫描,查找称作聚集索引查找;

2. 聚集索引扫描和表扫描的性能没多大差异;

3.聚集索引根据数据行的键值在表或视图中排序和存储这些数据行。

4.索引定义中包含聚集索引列。

5.每个表只能有一个聚集索引,因为数据行本身只能按一个顺序排序。

6.只有当表包含聚集索引时,表中的数据行才按排序顺序存储。 如果表具有聚集索引,则该表称为聚集表。如果表没有聚集索引,则其数据行存储在一个称为堆的无序结构中。

7.加了聚集索引不一定能提高性能,有些情况下,性能可能不如表扫描;

8.聚集索引就是表本身。表有多少行和多少列,聚集索引就有多少行和和多少列。

9.单表查询中,过滤条件中有聚集索引列,且能用这个索引查找过滤条件中的谓词,则是聚集索引查找,过滤条件中没有聚集索引列则是聚集索引扫描。

(1)没有索引的情况

创建myOrder表

USE [Test]
GO
 
CREATE TABLE [dbo].[myOrder](
	[id] [int] NOT NULL,
	[customer] [nvarchar](100) NOT NULL
) ON [PRIMARY]
 
GO

myOrder只有两列id,customer,这两列上面都没有索引。

SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'

下面是执行计划:

customer列上面没有索引,SQL Server需要读取myOrder表的每一行来判断customer='ddd',如果结果为true,则返回此行。

查询的示例图如下,customer=ddd 存在三条记录。

注意:

1.扫描及查找是SQL Server用来从表和索引中读取数据的迭代器;

2.扫描用来处理整个表或索引的全部分支;

3.查找是在谓词基础上有效返回索引中一个或多个范围中的行。

(2)有非聚集索引的情况

在id上创建非聚集索引

USE [Test]
GO
 
--删除索引dbo.myOrder.ID_NON_INDEX
DROP INDEX dbo.myOrder.ID_NON_INDEX
 
CREATE NONCLUSTERED INDEX [ID_NON_INDEX] ON [dbo].[myOrder] 
(
	[id] ASC
)WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = OFF, SORT_IN_TEMPDB = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, DROP_EXISTING = OFF, ONLINE = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON) ON [PRIMARY]
GO

1.查询条件的列上没有非聚集索引,查询列上没有非聚集索引->表扫描

--id列上有索引,customer列上没有索引,查询条件中用的是customer='ddd'进行过滤。
--由于customer列上没有索引,所以需要进行表扫描来找到符合customer='ddd'的行。
SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'

SELECT [customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'
  
SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'

 SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2 AND [customer] ='ddd'

SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2 AND [customer] ='ddd'

2.查询条件的列上有非聚集索引,查询列上没有非聚集索引->表扫描

--id列上有索引,customer列上没有索引,查询条件中用的是id=2进行过滤。
--SELECT查询需要返回customer列,由于customer列上没有索引,且索引[ID_NON_INDEX]不包含customer列,
--即使用非聚集索引扫描找到了符合过滤条件id=2的索引分支,但是只能在该索引分支上面拿到id列的值,因为该索引分支只包含了id列,其他列的值拿不到。
--所以还是需要进行表扫描来找到符合条件的行,然后获取该行的customer列的值。
--这里有个疑问:为什么找到索引分支后,不能继续找到对应的行,然后拿到这行的customer列??
SELECT [customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2

SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2

3.查询条件的列上有非聚集索引,查询列上有非聚集索引->索引查找

--id列上有索引,customer列上没有索引,查询条件中用的是id=2进行过滤。
--SELECT查询需要返回id列,使用非聚集索引扫描找到了符合过滤条件id=2的索引分支,在找到的索引分支上拿到id列的值。
SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2

(3)有聚集索引的情况

1.查询条件的列上没有聚集索引->聚集索引扫描

--
--id列上有聚集索引,customer列上没有索引,查询条件中用的是customer='ddd'进行过滤。
--由于customer列上没有索引,所以需要进行扫描来找到符合customer='ddd'的行。
--只要有聚集索引,则扫描就是聚集索引扫描。聚集索引和表扫描的性能基本上一样。
SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'
  
SELECT [customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'
  
SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'

2.查询条件的列上有聚集索引->聚集索引查找

--id列上有索引,customer列上没有索引,查询条件中用的是id=2进行过滤。
--用聚集索引查找到了id=2的行,由于表中的行就是按照id列来排序的,所以找到了这一行,
--也就能找到这一行的所有列,所以能够拿到customer列。所以是聚集索引扫描。
 SELECT [customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2
  
SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2
  
 SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2

3.查询条件中,有一列有聚集索引,另一列没有聚集索引->聚集索引查找

--id列上有索引,customer列上没有索引,查询条件中用的是[id] = 2,[customer] ='ddd'进行过滤。
--当过滤条件中有一个可以根据聚集索引来查找时,先用聚集索引来找到匹配的行([id] = 2),然后再在过滤出来的行中筛选处符合[customer] ='ddd'的行。
--所以是聚集索引查找。
--疑问:为什么第二步筛选操作在执行计划图中没有体现??这个地方我想到的是拿到id=2的匹配行后,直接舍弃掉不符合条件[customer] ='ddd'的行,这个舍弃动作就没有直接体现出来。
  SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2 AND [customer] ='ddd'
  
  SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2 AND [customer] ='ddd'
  
  SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] ='3333' AND [id] = 2

->>【T-SQL】系列文章全文目录(2017-06-26更新)

作  者: Jackson0714 出  处:http://www.cnblogs.com/jackson0714/ 关于作者:专注于微软平台的项目开发。如有问题或建议,请多多赐教! 版权声明:本文版权归作者和博客园共有,欢迎转载,但未经作者同意必须保留此段声明,且在文章页面明显位置给出原文链接。 特此声明:所有评论和私信都会在第一时间回复。也欢迎园子的大大们指正错误,共同进步。或者直接私信我 声援博主:如果您觉得文章对您有帮助,可以点击文章右下角推荐一下。您的鼓励是作者坚持原创和持续写作的最大动力!

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