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MySQL多表鏈接查詢核心優(yōu)化

更新時間：2016年11月17日 10:05:48 作者：Coding-Naga

本篇文章主要介紹了MySQL多表鏈接查詢核心優(yōu)化，數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)表的多表查詢是必不可少的，所以涉及到性能優(yōu)化，有需要的可以了解一下。

概述

在一般的項目開發(fā)中，對數(shù)據(jù)表的多表查詢是必不可少的。而對于存在大量數(shù)據(jù)量的情況時（例如百萬級數(shù)據(jù)量），我們就需要從數(shù)據(jù)庫的各個方面來進行優(yōu)化，本文就先從多表查詢開始。其他優(yōu)化操作，后續(xù)另外更新，敬請關注。

數(shù)據(jù)背景

現(xiàn)假設有一個中學學校，學校中的年級有一年級、二年級、三年級，每個年級有兩個班級。分別為101、102、201、202、301、302.

現(xiàn)在我們要為這個學校建立一個考試成績統(tǒng)計系統(tǒng)。為此，我們對數(shù)據(jù)庫的設計畫了如下ER圖：

根據(jù)ER圖，我們設計了數(shù)據(jù)表，結構如下：
class 班級表：

+------------+---------+------+-----+---------+----------------+
| Field      | Type    | Null | Key | Default | Extra          |
+------------+---------+------+-----+---------+----------------+
| id         | int(11) | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| class_name | int(11) | NO   |     | NULL    |              |
| master_id | int(11) | YES |     | NULL    |                |
| is_key     | int(11) | NO   |     | NULL    |                 |
+------------+---------+------+-----+---------+----------------+

student 學生表：

+------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| Field      | Type        | Null | Key | Default | Extra          |
+------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| id         | int(11)     | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| school_id | int(11)     | NO   |     | NULL    |                |
| name       | varchar(30) | NO   |     | NULL    |                |
| sex        | int(11)     | NO   |     | NULL    |                |
| age        | int(11)     | NO   |     | NULL    |                |
| class_name | int(11)     | NO   |     | NULL    |                |
+------------+-------------+------+-----+---------+----------------+

course 課程表：

+--------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| Field        | Type        | Null | Key | Default | Extra          |
+--------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| id           | int(11)     | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| course_name | varchar(10) | NO   |     | NULL    |                |
| grade        | int(11)     | NO   |     | NULL    |                |
| president_id | int(11)     | YES |     | NULL    |                |
| is_neces     | int(11)     | NO   |     | NULL    |                |
| credit       | int(11)     | NO   |     | NULL    |                |
| class_name   | int(11)     | YES |     | NULL    |                |
+--------------+-------------+------+-----+---------+----------------+

score 成績表：

+-----------+---------+------+-----+---------+----------------+
| Field     | Type    | Null | Key | Default | Extra          |
+-----------+---------+------+-----+---------+----------------+
| id        | int(11) | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| course_id | int(11) | NO   |     | NULL    |                |
| school_id | int(11) | NO   |     | NULL    |                |
| score     | int(11) | YES |     | NULL    |                |
+-----------+---------+------+-----+---------+----------------+

注：關于本文的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)大家可以在文章最下方的相關下載中獲取。資源鏈接中有兩個版本的數(shù)據(jù)庫，school.sql為初始數(shù)據(jù)庫，school_2.sql為優(yōu)化后的數(shù)據(jù)庫。

連接（JOIN）簡介

內(nèi)連(INNER JOIN)

INNER JOIN 關鍵字在表中存在至少一個匹配時返回行。

我們也用下面的交集維恩圖來描述內(nèi)連操作：

上面的維恩圖只是表達了一個有限制情況（即存在JOIN ON），而對于沒有約束的情況下，其實就是一個笛卡爾積運算。

*注：**INNER JOIN 與 JOIN 是相同的。一般情況下，在SQL語句中可以省略*INNER關鍵字。

左連接(LEFT JOIN)

LEFT JOIN 關鍵字從左表（table1）返回所有的行，即使右表（table2）中沒有匹配。如果右表中沒有匹配，則結果為 NULL。

使用維恩圖描述內(nèi)連操作：

對于上面結果為 NULL的這一條，通過對實際測試的數(shù)據(jù)表進行操作，得到如下的測試結果：

+------------+-------+
| class_name | name |
+------------+-------+
|        202 | NULL |
|        301 | Bob   |
|        302 | Alice |
+------------+-------+

右連接(RIGHT JOIN)

RIGHT JOIN 關鍵字從右表（table2）返回所有的行，即使左表（table1）中沒有匹配。如果左表中沒有匹配，則結果為 NULL。

注：右連接可以理解成左連接的對稱互補，詳細說明可參見左連接。

全連(FULL JOIN)

FULL OUTER JOIN 關鍵字只要左表（table1）和右表（table2）其中一個表中存在匹配，則返回行.

FULL OUTER JOIN 關鍵字結合了 LEFT JOIN 和 RIGHT JOIN 的結果。

聯(lián)合(UNION)

UNION 操作符用于合并兩個或多個 SELECT 語句的結果集。

請注意，UNION 內(nèi)部的每個 SELECT 語句必須擁有相同數(shù)量的列。列也必須擁有相似的數(shù)據(jù)類型。同時，每個 SELECT 語句中的列的順序必須相同。

MySQL的JOIN實現(xiàn)原理

在MySQL 中，只有一種Join 算法，就是大名鼎鼎的Nested Loop Join，他沒有其他很多數(shù)據(jù)庫所提供的Hash Join，也沒有Sort Merge Join。顧名思義，Nested Loop Join 實際上就是通過驅動表的結果集作為循環(huán)基礎數(shù)據(jù)，然后一條一條的通過該結果集中的數(shù)據(jù)作為過濾條件到下一個表中查詢數(shù)據(jù)，然后合并結果。如果還有第三個參與Join，則再通過前兩個表的Join 結果集作為循環(huán)基礎數(shù)據(jù)，再一次通過循環(huán)查詢條件到第三個表中查詢數(shù)據(jù)，如此往復。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　– 《MySQL性能調(diào)優(yōu)與架構設計》

多表查詢實戰(zhàn)

查詢各個班級的班長姓名

優(yōu)化分析

對于這個多表的查詢使用where是可以很好地完成查詢，而查詢的結果從表面上看，完全沒什么問題，如下：

+------------+---------+
| class_name | name    |
+------------+---------+
|        101 | William |
|        102 | Peter   |
|        201 | Judy    |
|        202 | Polly   |
|        301 | Grace   |
|        302 | Sunny   |
+------------+---------+

可是，由于我們使用的是where，這個與內(nèi)連接在有條件限制的情況下是一樣的，其維恩圖也可以一并參考?？墒牵绻F(xiàn)在我們假設，有一個新的班級303，或是這個303的班級暫時還沒有班長。這個時候通過where就無法完成查詢了。上面的結果中就已經(jīng)很好地給出解釋。

這個時候，我們就需要通過外連接中的左連接（如果采用右連接，那么相應的表位置也要進行替換）來進行查詢了。在左連的查詢中，因為是包含了”左表“的全部行，所以對于未選出班長的303來說，這個很有必要。采用左連操作的結果如下：

+------------+---------+
| class_name | name    |
+------------+---------+
|        101 | William |
|        102 | Peter   |
|        201 | Judy    |
|        202 | Polly   |
|        301 | Grace   |
|        302 | Sunny   |
|        303 | NULL    |
+------------+---------+

SQL展示

樸素的WHERE

SELECT cl.class_name, st.name
FROM class cl, student st
WHERE cl.master_id=st.school_id;

INNER JOIN

SELECT cl.class_name, st.name
FROM class cl
JOIN student st
ON cl.master_id=st.school_id;

LEAF JOIN

SELECT cl.class_name, st.name
FROM class cl
LEFT JOIN student st
ON cl.master_id=st.school_id;

RIGHT JOIN

SELECT cl.class_name, st.name
FROM student st
RIGHT JOIN class cl
ON cl.master_id=st.school_id;

利用 EXPLAIN 檢查優(yōu)化器

通過EXPLAIN我們分別檢查上面WHERE語句和LEFT JOIN的優(yōu)化過程。結果如下：

WHERE

+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+--------------------------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra                          |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+--------------------------------+
| 1 | SIMPLE      | cl    | ALL | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    7 |                                |
| 1 | SIMPLE      | st    | ALL | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 301 | Using where; Using join buffer |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+--------------------------------+

LEFT JOIN

+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+
| 1 | SIMPLE | cl | ALL | NULL | NULL | NULL | NULL | 7 | |
| 1 | SIMPLE | st | ALL | NULL | NULL | NULL | NULL | 301 | |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+

對于上面的兩個結果，我們可以看到有一個很明顯的區(qū)別在于Extra。

Using where說明進行了where的過濾操作，Using join buffer說明進行join緩存。

從上面的結果中，還可以看到每種情況的兩種查詢操作都是經(jīng)過了全表掃描。而這對于大量數(shù)據(jù)而言是很不利的。

現(xiàn)在，我們可以為被驅動表的join字段添加索引，再對其進行EXPLAIN檢查。

添加索引

ALTER TABLE student ADD INDEX index_school_id (school_id);

通過EXPLAIN我們分別檢查上面WHERE語句和LEFT JOIN的優(yōu)化過程。結果如下：

WHERE

+----+-------------+-------+------+-----------------+-----------------+---------+---------------------+------+-------+
| id | select_type | table | type | possible_keys   | key             | key_len | ref                 | rows | Extra |
+----+-------------+-------+------+-----------------+-----------------+---------+---------------------+------+-------+
| 1 | SIMPLE      | cl    | ALL | NULL            | NULL            | NULL    | NULL                |    7 |       |
| 1 | SIMPLE      | st    | ref | index_school_id | index_school_id | 4       | school.cl.master_id |    1 |       |
+----+-------------+-------+------+-----------------+-----------------+---------+---------------------+------+-------+

LEFT JOIN

+----+-------------+-------+------+-----------------+-----------------+---------+---------------------+------+-------+
| id | select_type | table | type | possible_keys   | key             | key_len | ref                 | rows | Extra |
+----+-------------+-------+------+-----------------+-----------------+---------+---------------------+------+-------+
| 1 | SIMPLE      | cl    | ALL | NULL            | NULL            | NULL    | NULL                |    7 |       |
| 1 | SIMPLE      | st    | ref | index_school_id | index_school_id | 4       | school.cl.master_id |    1 |       |
+----+-------------+-------+------+-----------------+-----------------+---------+---------------------+------+-------+

現(xiàn)在，可以很明顯地看出rows列的數(shù)值，在被驅動表處都是1，這大降低了查詢的復雜度。而且對于type列，也從一開始的ALL變成了現(xiàn)在的ref。還有一些其他的列也被修改了。

查詢番外

根據(jù)學號查詢一個學生的成績單

WHERE 查詢

EXPLAIN SELECT st.name, co.course_name, sc.score
FROM student st, score sc, course co
WHERE sc.school_id=st.school_id
AND co.id=sc.course_id
AND st.school_id=100005;

JOIN 查詢

EXPLAIN SELECT st.name, co.course_name, sc.score
FROM student st
JOIN score sc ON sc.school_id=st.school_id
JOIN course co ON co.id=sc.course_id
WHERE st.school_id=100005;

結果

+----+-------------+-------+--------+---------------------------------------+--------------------+---------+---------------------+------+-------+
| id | select_type | table | type   | possible_keys                         | key                | key_len | ref                 | rows | Extra |
+----+-------------+-------+--------+---------------------------------------+--------------------+---------+---------------------+------+-------+
| 1 | SIMPLE      | st    | ref    | index_school_id                       | index_school_id    | 4       | const               |    1 |       |
| 1 | SIMPLE      | sc    | ref    | index_school_id_sc,index_course_id_sc | index_school_id_sc | 4       | const               |    3 |       |
| 1 | SIMPLE      | co    | eq_ref | PRIMARY                               | PRIMARY            | 4       | school.sc.course_id |    1 |       |
+----+-------------+-------+--------+---------------------------------------+--------------------+---------+---------------------+------+-------+

優(yōu)化總結

對于要求全面的結果時，我們需要使用連接操作（LEFT JOIN / RIGHT JOIN / FULL JOIN）；
不要以為使用MySQL的一些連接操作對查詢有多么大的改善，核心是索引；
對被驅動表的join字段添加索引；

SQL語句表

創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫

CREATE DATABASE school;

創(chuàng)建數(shù)據(jù)表

學生表

CREATE TABLE student(
id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, /* 學生表id */
school_id INT(11) NOT NULL, /* 學號 */
name VARCHAR(30) NOT NULL, /* 姓名 */
sex INT NOT NULL, /* 性別 */
age INT NOT NULL, /* 年齡 */
class_name INT NOT NULL, /* 班級名稱 */
PRIMARY KEY (id) /* 學生表主鍵 */
);
INSERT INTO student(school_id, name, sex, age, class_name) VALUES(100005, 'Bob', 1, 17, 301);

班級表

CREATE TABLE class(
id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, /* 班級表id */
class_name INT NOT NULL, /* 班級名稱 */
master_id INT, /* 班長id */
is_key INT NOT NULL, /* 是否重點班級 */
PRIMARY KEY (id) /* 班級表主鍵 */
);
INSERT INTO class(class_name, master_id, is_key) VALUES(301, 100001, 1);

課程表

CREATE TABLE course(
id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, /* 課程表id */
course_name VARCHAR(10) NOT NULL, /* 課程名稱 */
grade INT NOT NULL, /* 當前課程所屬年級 */
president_id INT, /* 課代表id */
is_neces INT NOT NULL, /* 是否必修課 */
credit INT NOT NULL, /* 學分 */
PRIMARY KEY (id) /* 課程表主鍵 */
);
INSERT INTO course(course_name, grade, president_id, is_neces, credit) VALUES('math', 3, 100214, 1, 4);
ALTER table course ADD column class_name INT;

成績表

CREATE TABLE score(
id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, /* 成績表id */
course_id INT NOT NULL, /* 課程id */
school_id INT NOT NULL, /* 學號 */
score INT, /* 考試成績 */
PRIMARY KEY (id) /* 成績表主鍵 */
);
INSERT INTO score(course_id, school_id, score) VALUES(1, 100005, 88);

導入導出

/* 導出數(shù)據(jù)庫 */
MYSQLDUMP -u root -p school > F:/Data/MySQL/school.sql
/* 導入數(shù)據(jù)庫 */
SOURCE /root/upload/school.sql;

索引操作

/* 添加索引 */
ALTER TABLE class ADD INDEX index_master_id (master_id);
/* 刪除索引 */
DROP INDEX index_name ON talbe_name;

查詢實戰(zhàn)

查詢所有課程名稱

SELECT course_name FROM course GROUP BY course_name;

查詢一個學生全部課程

/* 子查詢 */
SELECT course_name FROM course WHERE id in (SELECT course_id FROM score WHERE school_id=100005);

統(tǒng)計每個班級有多少學生

SELECT class_name, count(*) FROM student GROUP BY class_name;

根據(jù)學號查詢一個學生的成績單

/* WHERE */
SELECT st.name, co.course_name, sc.score
FROM student st, score sc, course co
WHERE sc.school_id=st.school_id
AND co.id=sc.course_id
AND st.school_id=100005;
/* JOIN */
SELECT st.name, co.course_name, sc.score
FROM student st
JOIN score sc ON sc.school_id=st.school_id
JOIN course co ON co.id=sc.course_id
AND st.school_id=100005;

查詢各個班級的班長姓名

/* WHERE */
SELECT cl.class_name, st.name
FROM class cl, student st
WHERE cl.master_id=st.school_id;
/* 子查詢 */
SELECT st.class_name, st.name
FROM student st
WHERE st.school_id in
(SELECT master_id FROM class);
/* JOIN */
SELECT cl.class_name, st.name
FROM class cl
JOIN student st
ON cl.master_id=st.school_id;
/* LEFT JOIN */
SELECT cl.class_name, st.name
FROM class cl
LEFT JOIN student st
ON cl.master_id=st.school_id;
/* RIGHT JOIN */
SELECT cl.class_name, st.name
FROM student st
RIGHT JOIN class cl
ON cl.master_id=st.school_id;

其他查詢

SELECT name, class_name FROM student GROUP BY class_name
UNION ALL
SELECT id, class_name FROM class;

原文鏈接：http://blog.csdn.net/lemon_tree12138/article/details/50921193

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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