前言

sql優(yōu)化是一個大家都比較關(guān)注的熱門話題，無論你在面試，還是工作中，都很有可能會遇到。

如果某天你負責的某個線上接口，出現(xiàn)了性能問題，需要做優(yōu)化。那么你首先想到的很有可能是優(yōu)化sql語句，因為它的改造成本相對于代碼來說也要小得多。

那么，如何優(yōu)化sql語句呢？

這篇文章從15個方面，分享了sql優(yōu)化的一些小技巧，希望對你有所幫助。

1 避免使用select *

很多時候，我們寫sql語句時，為了方便，喜歡直接使用select *，一次性查出表中所有列的數(shù)據(jù)。

反例：

select?*?from?user?where?id=1;
在實際業(yè)務(wù)場景中，可能我們真正需要使用的只有其中一兩列。查了很多數(shù)據(jù)，但是不用，白白浪費了數(shù)據(jù)庫資源，比如：內(nèi)存或者cpu。

此外，多查出來的數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)IO傳輸?shù)倪^程中，也會增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間。

還有一個最重要的問題是：select *不會走覆蓋索引，會出現(xiàn)大量的回表操作，而從導(dǎo)致查詢sql的性能很低。

那么，如何優(yōu)化呢？

正例：

select?name,age?from?user?where?id=1;
sql語句查詢時，只查需要用到的列，多余的列根本無需查出來。

2 用union all代替union

我們都知道sql語句使用union關(guān)鍵字后，可以獲取排重后的數(shù)據(jù)。

而如果使用union all關(guān)鍵字，可以獲取所有數(shù)據(jù)，包含重復(fù)的數(shù)據(jù)。

反例：

(select?*?from?user?where?id=1)?
union?
(select?*?from?user?where?id=2);
排重的過程需要遍歷、排序和比較，它更耗時，更消耗cpu資源。

所以如果能用union all的時候，盡量不用union。

正例：

(select?*?from?user?where?id=1)?
union?all
(select?*?from?user?where?id=2);
除非是有些特殊的場景，比如union all之后，結(jié)果集中出現(xiàn)了重復(fù)數(shù)據(jù)，而業(yè)務(wù)場景中是不允許產(chǎn)生重復(fù)數(shù)據(jù)的，這時可以使用union。

3 小表驅(qū)動大表

小表驅(qū)動大表，也就是說用小表的數(shù)據(jù)集驅(qū)動大表的數(shù)據(jù)集。

假如有order和user兩張表，其中order表有10000條數(shù)據(jù)，而user表有100條數(shù)據(jù)。

這時如果想查一下，所有有效的用戶下過的訂單列表。

可以使用in關(guān)鍵字實現(xiàn)：

select?*?from?order
where?user_id?in?(select?id?from?user?where?status=1)
也可以使用exists關(guān)鍵字實現(xiàn)：

select?*?from?order
where?exists?(select?1?from?user?where?order.user_id?=?user.id?and?status=1)
前面提到的這種業(yè)務(wù)場景，使用in關(guān)鍵字去實現(xiàn)業(yè)務(wù)需求，更加合適。

為什么呢？

因為如果sql語句中包含了in關(guān)鍵字，則它會優(yōu)先執(zhí)行in里面的子查詢語句，然后再執(zhí)行in外面的語句。如果in里面的數(shù)據(jù)量很少，作為條件查詢速度更快。

而如果sql語句中包含了exists關(guān)鍵字，它優(yōu)先執(zhí)行exists左邊的語句（即主查詢語句）。然后把它作為條件，去跟右邊的語句匹配。如果匹配上，則可以查詢出數(shù)據(jù)。如果匹配不上，數(shù)據(jù)就被過濾掉了。

這個需求中，order表有10000條數(shù)據(jù)，而user表有100條數(shù)據(jù)。order表是大表，user表是小表。如果order表在左邊，則用in關(guān)鍵字性能更好。

總結(jié)一下：

• in 適用于左邊大表，右邊小表。
• exists 適用于左邊小表，右邊大表。

不管是用in，還是exists關(guān)鍵字，其核心思想都是用小表驅(qū)動大表。

4 批量操作

如果你有一批數(shù)據(jù)經(jīng)過業(yè)務(wù)處理之后，需要插入數(shù)據(jù)，該怎么辦？

反例：

for(Order?order:?list){
???orderMapper.insert(order):
}
在循環(huán)中逐條插入數(shù)據(jù)。

insert?into?order(id,code,user_id)?
values(123,'001',100);
該操作需要多次請求數(shù)據(jù)庫，才能完成這批數(shù)據(jù)的插入。

但眾所周知，我們在代碼中，每次遠程請求數(shù)據(jù)庫，是會消耗一定性能的。而如果我們的代碼需要請求多次數(shù)據(jù)庫，才能完成本次業(yè)務(wù)功能，勢必會消耗更多的性能。

那么如何優(yōu)化呢？

正例：

orderMapper.insertBatch(list):
提供一個批量插入數(shù)據(jù)的方法。

insert?into?order(id,code,user_id)?
values(123,'001',100),(124,'002',100),(125,'003',101);
這樣只需要遠程請求一次數(shù)據(jù)庫，sql性能會得到提升，數(shù)據(jù)量越多，提升越大。

但需要注意的是，不建議一次批量操作太多的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)太多數(shù)據(jù)庫響應(yīng)也會很慢。批量操作需要把握一個度，建議每批數(shù)據(jù)盡量控制在500以內(nèi)。如果數(shù)據(jù)多于500，則分多批次處理。

5 多用limit

有時候，我們需要查詢某些數(shù)據(jù)中的第一條，比如：查詢某個用戶下的第一個訂單，想看看他第一次的首單時間。

反例：

select?id,?create_date?
?from?order?
where?user_id=123?
order?by?create_date?asc;
根據(jù)用戶id查詢訂單，按下單時間排序，先查出該用戶所有的訂單數(shù)據(jù)，得到一個訂單集合。然后在代碼中，獲取第一個元素的數(shù)據(jù)，即首單的數(shù)據(jù)，就能獲取首單時間。

List?list?=?orderMapper.getOrderList();
Order?order?=?list.get(0);
雖說這種做法在功能上沒有問題，但它的效率非常不高，需要先查詢出所有的數(shù)據(jù)，有點浪費資源。

那么，如何優(yōu)化呢？

正例：

select?id,?create_date?
?from?order?
where?user_id=123?
order?by?create_date?asc?
limit?1;
使用limit 1，只返回該用戶下單時間最小的那一條數(shù)據(jù)即可。

此外，在刪除或者修改數(shù)據(jù)時，為了防止誤操作，導(dǎo)致刪除或修改了不相干的數(shù)據(jù)，也可以在sql語句最后加上limit。

例如：

update?order?set?status=0,edit_time=now(3)?
where?id>=100?and?id<200?limit?100;
這樣即使誤操作，比如把id搞錯了，也不會對太多的數(shù)據(jù)造成影響。

6 in中值太多

對于批量查詢接口，我們通常會使用in關(guān)鍵字過濾出數(shù)據(jù)。比如：想通過指定的一些id，批量查詢出用戶信息。

sql語句如下：

select?id,name?from?category
where?id?in?(1,2,3...100000000);
如果我們不做任何限制，該查詢語句一次性可能會查詢出非常多的數(shù)據(jù)，很容易導(dǎo)致接口超時。

這時該怎么辦呢？

select?id,name?from?category
where?id?in?(1,2,3...100)
limit?500;
可以在sql中對數(shù)據(jù)用limit做限制。

不過我們更多的是要在業(yè)務(wù)代碼中加限制，偽代碼如下：

public?List?getCategory(List?ids)?{
???if(CollectionUtils.isEmpty(ids))?{
??????return?null;
???}
???if(ids.size()?>?500)?{
??????throw?new?BusinessException("一次最多允許查詢500條記錄")
???}
???return?mapper.getCategoryList(ids);
}
還有一個方案就是：如果ids超過500條記錄，可以分批用多線程去查詢數(shù)據(jù)。每批只查500條記錄，最后把查詢到的數(shù)據(jù)匯總到一起返回。

不過這只是一個臨時方案，不適合于ids實在太多的場景。因為ids太多，即使能快速查出數(shù)據(jù)，但如果返回的數(shù)據(jù)量太大了，網(wǎng)絡(luò)傳輸也是非常消耗性能的，接口性能始終好不到哪里去。

7 增量查詢

有時候，我們需要通過遠程接口查詢數(shù)據(jù)，然后同步到另外一個數(shù)據(jù)庫。

反例：

select?*?from?user;
如果直接獲取所有的數(shù)據(jù)，然后同步過去。這樣雖說非常方便，但是帶來了一個非常大的問題，就是如果數(shù)據(jù)很多的話，查詢性能會非常差。

這時該怎么辦呢？

正例：

select?*?from?user?
where?id>#{lastId}?and?create_time?>=?#{lastCreateTime}?
limit?100;
按id和時間升序，每次只同步一批數(shù)據(jù)，這一批數(shù)據(jù)只有100條記錄。每次同步完成之后，保存這100條數(shù)據(jù)中最大的id和時間，給同步下一批數(shù)據(jù)的時候用。

通過這種增量查詢的方式，能夠提升單次查詢的效率。

8 高效的分頁

有時候，列表頁在查詢數(shù)據(jù)時，為了避免一次性返回過多的數(shù)據(jù)影響接口性能，我們一般會對查詢接口做分頁處理。

在mysql中分頁一般用的limit關(guān)鍵字：

select?id,name,age?
from?user?limit?10,20;
如果表中數(shù)據(jù)量少，用limit關(guān)鍵字做分頁，沒啥問題。但如果表中數(shù)據(jù)量很多，用它就會出現(xiàn)性能問題。

比如現(xiàn)在分頁參數(shù)變成了：

select?id,name,age?
from?user?limit?1000000,20;
mysql會查到1000020條數(shù)據(jù)，然后丟棄前面的1000000條，只查后面的20條數(shù)據(jù)，這個是非常浪費資源的。

那么，這種海量數(shù)據(jù)該怎么分頁呢？

優(yōu)化sql：

select?id,name,age?
from?user?where?id?>?1000000?limit?20;
先找到上次分頁最大的id，然后利用id上的索引查詢。不過該方案，要求id是連續(xù)的，并且有序的。

還能使用between優(yōu)化分頁。

select?id,name,age?
from?user?where?id?between?1000000?and?1000020;
需要注意的是between要在唯一索引上分頁，不然會出現(xiàn)每頁大小不一致的問題。

9 用連接查詢代替子查詢

mysql中如果需要從兩張以上的表中查詢出數(shù)據(jù)的話，一般有兩種實現(xiàn)方式：子查詢 和 連接查詢。

子查詢的例子如下：

select?*?from?order
where?user_id?in?(select?id?from?user?where?status=1)
子查詢語句可以通過in關(guān)鍵字實現(xiàn)，一個查詢語句的條件落在另一個select語句的查詢結(jié)果中。程序先運行在嵌套在最內(nèi)層的語句，再運行外層的語句。

子查詢語句的優(yōu)點是簡單，結(jié)構(gòu)化，如果涉及的表數(shù)量不多的話。

但缺點是mysql執(zhí)行子查詢時，需要創(chuàng)建臨時表，查詢完畢后，需要再刪除這些臨時表，有一些額外的性能消耗。

這時可以改成連接查詢。具體例子如下：

select?o.*?from?order?o
inner?join?user?u?on?o.user_id?=?u.id
where?u.status=1


10 join的表不宜過多

根據(jù)阿里巴巴開發(fā)者手冊的規(guī)定，join表的數(shù)量不應(yīng)該超過3個。

反例：

select?a.name,b.name.c.name,d.name
from?a?
inner?join?b?on?a.id?=?b.a_id
inner?join?c?on?c.b_id?=?b.id
inner?join?d?on?d.c_id?=?c.id
inner?join?e?on?e.d_id?=?d.id
inner?join?f?on?f.e_id?=?e.id
inner?join?g?on?g.f_id?=?f.id
如果join太多，mysql在選擇索引的時候會非常復(fù)雜，很容易選錯索引。

并且如果沒有命中中，nested loop join 就是分別從兩個表讀一行數(shù)據(jù)進行兩兩對比，復(fù)雜度是 n^2。

所以我們應(yīng)該盡量控制join表的數(shù)量。

正例：

select?a.name,b.name.c.name,a.d_name?
from?a?
inner?join?b?on?a.id?=?b.a_id
inner?join?c?on?c.b_id?=?b.id
如果實現(xiàn)業(yè)務(wù)場景中需要查詢出另外幾張表中的數(shù)據(jù)，可以在a、b、c表中冗余專門的字段，比如：在表a中冗余d_name字段，保存需要查詢出的數(shù)據(jù)。

不過我之前也見過有些ERP系統(tǒng)，并發(fā)量不大，但業(yè)務(wù)比較復(fù)雜，需要join十幾張表才能查詢出數(shù)據(jù)。

所以join表的數(shù)量要根據(jù)系統(tǒng)的實際情況決定，不能一概而論，盡量越少越好。

11 join時要注意

我們在涉及到多張表聯(lián)合查詢的時候，一般會使用join關(guān)鍵字。

而join使用最多的是left join和inner join。

• left join：求兩個表的交集外加左表剩下的數(shù)據(jù)。
• inner join：求兩個表交集的數(shù)據(jù)。

使用inner join的示例如下：

select?o.id,o.code,u.name?
from?order?o?
inner?join?user?u?on?o.user_id?=?u.id
where?u.status=1;
如果兩張表使用inner join關(guān)聯(lián)，mysql會自動選擇兩張表中的小表，去驅(qū)動大表，所以性能上不會有太大的問題。

使用left join的示例如下：

select?o.id,o.code,u.name?
from?order?o?
left?join?user?u?on?o.user_id?=?u.id
where?u.status=1;
如果兩張表使用left join關(guān)聯(lián)，mysql會默認用left join關(guān)鍵字左邊的表，去驅(qū)動它右邊的表。如果左邊的表數(shù)據(jù)很多時，就會出現(xiàn)性能問題。

要特別注意的是在用left join關(guān)聯(lián)查詢時，左邊要用小表，右邊可以用大表。如果能用inner join的地方，盡量少用left join。

12 控制索引的數(shù)量

眾所周知，索引能夠顯著的提升查詢sql的性能，但索引數(shù)量并非越多越好。

因為表中新增數(shù)據(jù)時，需要同時為它創(chuàng)建索引，而索引是需要額外的存儲空間的，而且還會有一定的性能消耗。

阿里巴巴的開發(fā)者手冊中規(guī)定，單表的索引數(shù)量應(yīng)該盡量控制在5個以內(nèi)，并且單個索引中的字段數(shù)不超過5個。

mysql使用的B 樹的結(jié)構(gòu)來保存索引的，在insert、update和delete操作時，需要更新B 樹索引。如果索引過多，會消耗很多額外的性能。

那么，問題來了，如果表中的索引太多，超過了5個該怎么辦？

這個問題要辯證的看，如果你的系統(tǒng)并發(fā)量不高，表中的數(shù)據(jù)量也不多，其實超過5個也可以，只要不要超過太多就行。

但對于一些高并發(fā)的系統(tǒng)，請務(wù)必遵守單表索引數(shù)量不要超過5的限制。

那么，高并發(fā)系統(tǒng)如何優(yōu)化索引數(shù)量？

能夠建聯(lián)合索引，就別建單個索引，可以刪除無用的單個索引。

將部分查詢功能遷移到其他類型的數(shù)據(jù)庫中，比如：Elastic Seach、HBase等，在業(yè)務(wù)表中只需要建幾個關(guān)鍵索引即可。

13 選擇合理的字段類型

char表示固定字符串類型，該類型的字段存儲空間的固定的，會浪費存儲空間。

alter?table?order?
add?column?code?char(20)?NOT?NULL;
varchar表示變長字符串類型，該類型的字段存儲空間會根據(jù)實際數(shù)據(jù)的長度調(diào)整，不會浪費存儲空間。

alter?table?order?
add?column?code?varchar(20)?NOT?NULL;
如果是長度固定的字段，比如用戶手機號，一般都是11位的，可以定義成char類型，長度是11字節(jié)。

但如果是企業(yè)名稱字段，假如定義成char類型，就有問題了。

如果長度定義得太長，比如定義成了200字節(jié)，而實際企業(yè)長度只有50字節(jié)，則會浪費150字節(jié)的存儲空間。

如果長度定義得太短，比如定義成了50字節(jié)，但實際企業(yè)名稱有100字節(jié)，就會存儲不下，而拋出異常。

所以建議將企業(yè)名稱改成varchar類型，變長字段存儲空間小，可以節(jié)省存儲空間，而且對于查詢來說，在一個相對較小的字段內(nèi)搜索效率顯然要高些。

我們在選擇字段類型時，應(yīng)該遵循這樣的原則：

1. 能用數(shù)字類型，就不用字符串，因為字符的處理往往比數(shù)字要慢。
2. 盡可能使用小的類型，比如：用bit存布爾值，用tinyint存枚舉值等。
3. 長度固定的字符串字段，用char類型。
4. 長度可變的字符串字段，用varchar類型。
5. 金額字段用decimal，避免精度丟失問題。

還有很多原則，這里就不一一列舉了。

14 提升group by的效率

我們有很多業(yè)務(wù)場景需要使用group by關(guān)鍵字，它主要的功能是去重和分組。

通常它會跟having一起配合使用，表示分組后再根據(jù)一定的條件過濾數(shù)據(jù)。

反例：

select?user_id,user_name?from?order
group?by?user_id
having?user_id?<=?200;
這種寫法性能不好，它先把所有的訂單根據(jù)用戶id分組之后，再去過濾用戶id大于等于200的用戶。

分組是一個相對耗時的操作，為什么我們不先縮小數(shù)據(jù)的范圍之后，再分組呢？

正例：

select?user_id,user_name?from?order
where?user_id?<=?200
group?by?user_id
使用where條件在分組前，就把多余的數(shù)據(jù)過濾掉了，這樣分組時效率就會更高一些。

其實這是一種思路，不僅限于group by的優(yōu)化。我們的sql語句在做一些耗時的操作之前，應(yīng)盡可能縮小數(shù)據(jù)范圍，這樣能提升sql整體的性能。

15 索引優(yōu)化

sql優(yōu)化當中，有一個非常重要的內(nèi)容就是：索引優(yōu)化。

很多時候sql語句，走了索引，和沒有走索引，執(zhí)行效率差別很大。所以索引優(yōu)化被作為sql優(yōu)化的首選。

索引優(yōu)化的第一步是：檢查sql語句有沒有走索引。

那么，如何查看sql走了索引沒？

可以使用explain命令，查看mysql的執(zhí)行計劃。

例如：

explain?select?*?from?`order`?where?code='002';
結(jié)果：通過這幾列可以判斷索引使用情況，執(zhí)行計劃包含列的含義如下圖所示：如果你想進一步了解explain的詳細用法，可以看看我的另一篇文章《explain | 索引優(yōu)化的這把絕世好劍，你真的會用嗎？》

說實話，sql語句沒有走索引，排除沒有建索引之外，最大的可能性是索引失效了。

下面說說索引失效的常見原因：如果不是上面的這些原因，則需要再進一步排查一下其他原因。

此外，你有沒有遇到過這樣一種情況：明明是同一條sql，只有入?yún)⒉煌?。有的時候走的索引a，有的時候卻走的索引b？

沒錯，有時候mysql會選錯索引。

必要時可以使用force index來強制查詢sql走某個索引。

至于為什么mysql會選錯索引，后面有專門的文章介紹的，這里先留點懸念。