以小博大外小內大,Db資料庫SQL優化之小數據驅動大數據

来源:https://www.cnblogs.com/v3ucn/archive/2022/12/24/16994717.html
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SQL優化中,有一條放之四海而皆準的既定方針,那就是:永遠以小數據驅動大數據。其本質其實就是以小的數據樣本作為驅動查詢能夠優化查詢效率,在SQL中,涉及到不同表數據的連接、轉移、或者合併,這些操作必須得有個數據集作為“帶頭”大哥,即驅動數據,而這個驅動數據最好是數據量最小的那一個。 內大外小 在討論 ...


SQL優化中,有一條放之四海而皆準的既定方針,那就是:永遠以小數據驅動大數據。其本質其實就是以小的數據樣本作為驅動查詢能夠優化查詢效率,在SQL中,涉及到不同表數據的連接、轉移、或者合併,這些操作必須得有個數據集作為“帶頭”大哥,即驅動數據,而這個驅動數據最好是數據量最小的那一個。

內大外小

在討論資料庫之前,日常開發中,我們經常會遇到數據樣本數量不一致,但是需要進行檢索的情況,比如某人在地鐵的某節車廂里撿到N台Iphone,而車廂里正好有T個人,他應該怎麼去檢索雙樣本數據,從而找到失主?

for (int i = 0; i < N; i++)  
     for (int j = 0; j < T; j++)  
	 find();

一般的說法是把迴圈次數少的迴圈放在外面,其實,這個問題的主要原因是CPU內部的指令執行機制。現在,基本上CPU內部都有分支指令預測,就是當執行(現在大多將這一階段提前到預取指令時執行)到轉移指令時,都會直接從分支目標緩存(BTB)中取出目標指令的地址,然後將要執行的指令提前預取到CPU的指令預取指令隊列中。這樣,顯然大大提高了效率。一個N次的一層迴圈在執行時,除了在第一次和最後一次會預測錯誤外,其他N-i次都會預取成功,避免了執行轉移指令時重新取出新指令造成的時間浪費。 所以,當有兩層迴圈,外層迴圈數為N,內層為T,N遠大於T,那麼最終造成的預測錯誤數為N*2+2,而如果外層數為T,內層數為N,預測錯誤數為T*2+2,顯然後者要節省更多時間,而且這個時間是很可觀的。N比T越大,這個時間差越明顯。

連表查詢

回到資料庫場景,連表查詢操作本質上其實就是掃描驅動表數據,根據條件,逐一去大表找數據,由小表作為驅動表,小表數據少,那麼去大表找數據時,能減少數據的找尋量。體現在底層上也就減少了網路的IO,記憶體,自然效率就高。

不同的連表方式也會有不同的驅動表,左連接中左邊為驅動表,右邊為被驅動表;右連接中右邊為驅動表,左邊為被驅動表;內連接中Mysql會選擇數據量比較小的表作為驅動表,大表作為被驅動表。我們也可以通過EXPLANIN關鍵字查看SQL語句的執行計劃,從而搞清楚一次連表查詢中的驅動表到底是那一張。

底層原理

連表查詢操作時,資料庫會從頭到尾掃描驅動表,複雜度為O(n),也就是說有N條就要查N次,隨後再逐一去其它關聯表查詢數據,眾所周知,由於Mysql採用B+tree方式進行存放數據,關於B+tree,請移步:霜皮剝落紫龍鱗,下里巴人再談資料庫SQL優化,索引(一級/二級/聚簇/非聚簇)原理,因此查詢時間複雜度為O(logn),總時間複雜度即為O(n)*O(logn),說白了就是驅動數據集有多少條數據,就得在B+tree中查詢O(logn)次。

假設表n數據小於表m,則連表查詢操作時,O(n)*O(logm) 小於 O(m)*O(logn),因此小數據集作為驅動數據相對就比較有效率。

子查詢

外小內大原則也同樣適用於子查詢,當子表的數據集較小時,使用In操作,效率較高:

SELECT * FROM A WHERE ID IN (SELECT ID FROM B)

這裡B表的數據量小於A表數據,很明顯B表作為查詢篩選的驅動表。

反之,當B表數據量大於外側的數據表A:

SELECT * FROM A WHERE  EXISTS (SELECT 1 FROM B WHERE B.ID = A.ID)

此時使用EXISTS的效率更高,因為EXISTS是將主查詢的數據放到子查詢中做條件驗證,根據驗證結果(TRUE或者FALSE)來決定主查詢的數據結果是否能夠得以保留。

結語

迴圈嵌套優化原則的外小內大,資料庫SQL優化原則的以小博大,一脈相承,同出一轍,大道至簡,殊途同歸。


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