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sql server尽量避免滥用影响性能的标量函数

news 2025/7/6 17:17:55

相信很多新手学了函数的用法就不可避免的想把学到的东西用起来，然而这个函数使用却有坑，在实际用的时候我发现一个简单的计算封装，不用函数和用函数执行耗时差太多了。

能避免列上进行函数则尽量避免，这是在实际上遇到的坑，封装成函数和直接计算效果差太多。

行中函数(Scalar-valued functions)在 SQL Server 中的性能通常较差，主要原因是它们在查询执行过程中被视为"黑盒"，使得 SQL Server 优化器无法有效优化这些函数的执行。下面是一些针对行中函数优化的建议和替代方法：

-- 原始标量值函数
CREATE FUNCTION dbo.GetDiscount (@ProductID INT)
RETURNS DECIMAL(10, 2)
AS
BEGINDECLARE @Discount DECIMAL(10, 2)SELECT @Discount = DiscountFROM ProductsWHERE ProductID = @ProductIDRETURN @Discount
END-- 转换为内联表值函数
CREATE FUNCTION dbo.GetDiscountInline (@ProductID INT)
RETURNS TABLE
AS
RETURN
(SELECT DiscountFROM ProductsWHERE ProductID = @ProductID
)

使用内联表值函数时，你可以通过 JOIN 或 CROSS APPLY 来调用它，而不会丢失性能优势。

SELECT p.ProductID, p.ProductName, d.Discount
FROM Products p
CROSS APPLY dbo.GetDiscountInline(p.ProductID) d

避免在查询中的列上使用标量函数

-- 性能较差的写法
SELECT OrderID, dbo.CalculateTax(OrderAmount) AS TaxAmount
FROM Orders-- 性能更好的写法(将计算逻辑直接写入查询)
SELECT OrderID, OrderAmount * 0.08 AS TaxAmount
FROM Orders

使用计算列(Computed Columns)

ALTER TABLE Orders
ADD TaxAmount AS OrderAmount * 0.08 PERSISTED

使用 CASE 语句代替简单的函数
如果标量函数只涉及简单的逻辑判断，可以考虑使用 CASE 语句直接在查询中实现。

-- 使用 CASE 语句替代简单函数
SELECT OrderID, CASE WHEN OrderAmount > 100 THEN OrderAmount * 0.1ELSE OrderAmount * 0.05END AS Discount
FROM Orders

消除标量子查询
标量函数在 WHERE 或 JOIN 条件中使用时会影响性能，可以考虑将其转换为 JOIN 操作。

-- 性能较差的标量子查询
SELECT OrderID
FROM Orders
WHERE dbo.GetCustomerStatus(CustomerID) = 'Active'-- 性能更好的 JOIN 替代
SELECT o.OrderID
FROM Orders o
JOIN Customers c ON o.CustomerID = c.CustomerID
WHERE c.Status = 'Active'

使用存储过程替代复杂的标量函数
对于复杂的逻辑，可以使用存储过程来代替标量函数，因为存储过程的执行效率通常较高。
标量值函数在 SQL Server 中的性能瓶颈通常可以通过以下方式解决：

总结的优化：

转换为内联表值函数(ITVF)
在查询中内联计算逻辑
使用计算列
使用 CASE 语句
使用存储过程

表值函数和内联表值函数的区别

CREATE FUNCTION dbo.GetOrdersByCustomer (@CustomerID INT)
RETURNS TABLE
AS
RETURN (SELECT OrderID, OrderDate, TotalAmountFROM OrdersWHERE CustomerID = @CustomerID
)

多语句表值函数(MSTVF)

CREATE FUNCTION dbo.GetOrdersByCustomerMulti (@CustomerID INT)
RETURNS @OrderTable TABLE
(OrderID INT,OrderDate DATETIME,TotalAmount DECIMAL(18, 2)
)
AS
BEGININSERT INTO @OrderTableSELECT OrderID, OrderDate, TotalAmountFROM OrdersWHERE CustomerID = @CustomerIDRETURN
END

性能表现

内联表值函数(ITVF)：
性能更高，因为它们直接嵌入到调用查询中，与视图类似。
SQL Server 优化器能够完全展开内联表值函数，并将其优化为与查询其他部分一起执行的一个执行计划。
没有额外的计算开销，因为它不使用表变量。
多语句表值函数(MSTVF)：
性能通常较差，因为 SQL Server 优化器无法提前知道函数内的具体逻辑。
由于使用了表变量，可能会影响查询性能，因为表变量不会生成统计信息，这限制了优化器的能力。
对于复杂的逻辑和多个步骤的计算，MSTVF 的灵活性更高，但执行效率往往不如 ITVF。

适用场景

内联表值函数(ITVF)：
适合简单的查询逻辑。
用于那些查询不需要复杂处理逻辑的场景。
性能要求较高的情况下，应该优先选择使用 ITVF。
多语句表值函数(MSTVF)：

适合复杂的业务逻辑和多步骤处理。
当需要多个 SQL 语句来生成最终结果时，可以使用 MSTVF。
如果需要在函数中执行复杂的数据操作(如条件判断、循环等)，MSTVF 是更好的选择。
SQL Server 优化器支持
ITVF：因为是单个查询，优化器可以将 ITVF 中的逻辑与主查询一起优化。SQL Server 能够生成更高效的执行计划。
MSTVF：由于多语句表值函数的逻辑是一个"黑盒"，优化器在执行之前无法知道其中包含的具体内容，这会导致它生成一个次优的执行计划。

为啥标量值函数尽量避免使用

标量值函数(Scalar-valued functions)在 SQL Server 中的性能往往较差，通常建议尽量避免使用。原因如下：

1. 逐行执行

标量值函数在查询中被调用时，会对每一行数据逐一执行。这种逐行处理(Row-by-row execution)方式会导致性能显著下降，尤其是当查询结果集非常大时。相比之下，SQL Server 通常更擅长处理批量操作。

示例：假设有一个返回税额的标量函数 dbo.CalculateTax：

sql

SELECT OrderID, dbo.CalculateTax(OrderAmount) AS TaxAmount
FROM Orders

在此查询中，如果 Orders 表有一百万行记录，SQL Server 会为每一行调用一次 CalculateTax 函数，导致性能极差。

2. 阻碍查询优化器优化

SQL Server 的查询优化器在生成查询计划时，无法有效地优化标量值函数。标量函数的逻辑对于优化器来说是一个“黑盒”，无法提前知道函数内的执行逻辑，因此优化器无法进行充分的优化。这就限制了查询的性能提升。

相比之下，内联表值函数(Inline Table-Valued Functions, ITVF)中的逻辑会被直接嵌入到查询计划中，优化器可以根据整体查询来选择最优的执行计划。

3. 不会生成执行计划并行化

标量值函数通常会导致查询计划的并行化被禁用。SQL Server 优化器会倾向于将使用标量函数的查询设计为单线程执行，这在处理大量数据时，会显著降低性能。

4. 隐藏了真正的计算成本

标量值函数中的操作很容易被忽略，因为它们的执行是隐藏在函数调用中的。这使得查询执行时间的分析和调优变得更加困难。使用标量函数时，开发者可能低估了计算成本，从而导致性能问题。

5. 带来额外的上下文切换开销

标量值函数在执行时会频繁地在 SQL Server 的上下文和函数自身的上下文之间进行切换。每次调用函数时都需要这种开销，在处理大量数据时，这种开销会被放大，从而影响查询性能。

替代方案

为了避免标量值函数的性能问题，可以考虑以下替代方案：

使用内联表值函数(ITVF)：它们的性能更好，因为优化器可以将它们直接嵌入到主查询中进行优化。

将计算逻辑直接写在查询中：将简单的计算逻辑内联到查询中，避免使用函数封装。

使用计算列(Computed Columns)：对于简单的计算，可以在表中创建计算列，并根据需要为其创建索引。

使用 CASE 语句：对于简单的条件判断，CASE 语句可以替代标量函数，实现相同的逻辑。