java八股文面试[数据库]——JOIN优化

JOIN 是 MySQL 用来进行联表操作的，用来匹配两个表的数据，筛选并合并出符合我们要求的结果集。

JOIN 操作有多种方式，取决于最终数据的合并效果。常用连接方式的有以下几种:

什么是驱动表 ?

• 多表关联查询时,第一个被处理的表就是驱动表,使用驱动表去关联其他表.

• 驱动表的确定非常的关键,会直接影响多表关联的顺序,也决定后续关联查询的性能

驱动表的选择要遵循一个规则:

• 在对最终的结果集没有影响的前提下,优先选择结果集最小的那张表作为驱动表

3) 三种JOIN算法

1.Simple Nested-Loop Join（ 简单的嵌套循环连接 )

• 简单来说嵌套循环连接算法就是一个双层for 循环 ，通过循环外层表的行数据，逐个与内层表的所有行数据进行比较来获取结果.

• 这种算法是最简单的方案，性能也一般。对内循环没优化。

• 例如有这样一条SQL:

  -- 连接用户表与订单表 连接条件是 u.id = o.user_id
  select * from user t1 left join order t2 on t1.id = t2.user_id;
  -- user表为驱动表,order表为被驱动表

• 转换成代码执行时的思路是这样的:

  for(user表行 uRow : user表){for(Order表的行 oRow : order表){if(uRow.id = oRow.user_id){return uRow;}}
  }

• 匹配过程如下图

  

• SNL 的特点

  • 简单粗暴容易理解，就是通过双层循环比较数据来获得结果

  • 查询效率会非常慢,假设 A 表有 N 行，B 表有 M 行。SNL 的开销如下：

    • A 表扫描 1 次。

    • B 表扫描 M 次。

    • 一共有 N 个内循环，每个内循环要 M 次，一共有内循环 N * M 次

2) Index Nested-Loop Join（ 索引嵌套循环连接 ）

• Index Nested-Loop Join 其优化的思路: 主要是为了减少内层表数据的匹配次数 , 最大的区别在于，用来进行 join 的字段已经在被驱动表中建立了索引。

• 从原来的 匹配次数 = 外层表行数 * 内层表行数 , 变成了 匹配次数 = 外层表的行数 * 内层表索引的高度 ，极大的提升了 join的性能。

• 当 order 表的 user_id 为索引的时候执行过程会如下图：

注意：使用Index Nested-Loop Join 算法的前提是匹配的字段必须建立了索引。

3) Block Nested-Loop Join( 块嵌套循环连接 )

如果 join 的字段有索引，MySQL 会使用 INL 算法。如果没有的话，MySQL 会如何处理？

因为不存在索引了，所以被驱动表需要进行扫描。这里 MySQL 并不会简单粗暴的应用 SNL 算法，而是加入了 buffer 缓冲区，降低了内循环的个数，也就是被驱动表的扫描次数。

• 在外层循环扫描 user表中的所有记录。扫描的时候，会把需要进行 join 用到的列都缓存到 buffer 中。buffer 中的数据有一个特点，里面的记录不需要一条一条地取出来和 order 表进行比较，而是整个 buffer 和 order表进行批量比较。

• 如果我们把 buffer 的空间开得很大，可以容纳下 user 表的所有记录，那么 order 表也只需要访问一次。

• MySQL 默认 buffer 大小 256K，如果有 n 个 join 操作，会生成 n-1 个 join buffer。

  mysql> show variables like '%join_buffer%';
  +------------------+--------+
  | Variable_name    | Value  |
  +------------------+--------+
  | join_buffer_size | 262144 |
  +------------------+--------+
  ​
  mysql> set session join_buffer_size=262144;
  Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

4) JOIN优化总结

1. 永远用小结果集驱动大结果集(其本质就是减少外层循环的数据数量)

2. 为匹配的条件增加索引(减少内层表的循环匹配次数)

3. 增大join buffer size的大小（一次缓存的数据越多，那么内层包的扫表次数就越少）

4. 减少不必要的字段查询（字段越少，join buffer 所缓存的数据就越多

知识来源：马士兵教育