MySQL多表鏈接查詢核心優(yōu)化

概述

在一般的項(xiàng)目開發(fā)中，對(duì)數(shù)據(jù)表的多表查詢是必不可少的。而對(duì)于存在大量數(shù)據(jù)量的情況時(shí)（例如百萬級(jí)數(shù)據(jù)量），我們就需要從數(shù)據(jù)庫的各個(gè)方面來進(jìn)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(qǐng)關(guān)注。

數(shù)據(jù)背景

現(xiàn)假設(shè)有一個(gè)中學(xué)學(xué)校，學(xué)校中的年級(jí)有一年級(jí)、二年級(jí)、三年級(jí)，每個(gè)年級(jí)有兩個(gè)班級(jí)。分別為101、102、201、202、301、302.

現(xiàn)在我們要為這個(gè)學(xué)校建立一個(gè)考試成績(jī)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。為此，我們對(duì)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)畫了如下ER圖：

根據(jù)ER圖，我們?cè)O(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)表，結(jié)構(gòu)如下：
class 班級(jí)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(xué)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(jī)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(guān)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(guān)下載中獲取。資源鏈接中有兩個(gè)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(jiǎn)介

內(nèi)連(INNER JOIN)

INNER JOIN 關(guān)鍵字在表中存在至少一個(gè)匹配時(shí)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(dá)了一個(gè)有限制情況（即存在JOIN ON），而對(duì)于沒有約束的情況下，其實(shí)就是一個(gè)笛卡爾積運(yùn)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(guān)鍵字。

左連接(LEFT JOIN)

LEFT JOIN 關(guān)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(jié)果為 NULL。

使用維恩圖描述內(nèi)連操作：

對(duì)于上面結(jié)果為 NULL的這一條，通過對(duì)實(shí)際測(cè)試的數(shù)據(jù)表進(jìn)行操作，得到如下的測(cè)試結(jié)果：

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

右連接(RIGHT JOIN)

RIGHT JOIN 關(guān)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(jié)果為 NULL。

注：右連接可以理解成左連接的對(duì)稱互補(bǔ)，詳細(xì)說明可參見左連接。

全連(FULL JOIN)

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

FULL OUTER JOIN 關(guān)鍵字結(jié)合了 LEFT JOIN 和 RIGHT JOIN 的結(jié)果。

聯(lián)合(UNION)

UNION 操作符用于合并兩個(gè)或多個(gè) SELECT 語句的結(jié)果集。

請(qǐng)注意，UNION 內(nèi)部的每個(gè) 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(shí)，每個(gè) SELECT 語句中的列的順序必須相同。

MySQL的JOIN實(shí)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(shí)際上就是通過驅(qū)動(dòng)表的結(jié)果集作為循環(huán)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后一條一條的通過該結(jié)果集中的數(shù)據(jù)作為過濾條件到下一個(gè)表中查詢數(shù)據(jù)，然后合并結(jié)果。如果還有第三個(gè)參與Join，則再通過前兩個(gè)表的Join 結(jié)果集作為循環(huán)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再一次通過循環(huán)查詢條件到第三個(gè)表中查詢數(shù)據(jù)，如此往復(fù)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　– 《MySQL性能調(diào)優(yōu)與架構(gòu)設(shè)計(jì)》

多表查詢實(shí)戰(zhàn)

查詢各個(gè)班級(jí)的班長(zhǎng)姓名

優(yōu)化分析

對(duì)于這個(gè)多表的查詢使用where是可以很好地完成查詢，而查詢的結(jié)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(gè)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?，如果現(xiàn)在我們假設(shè)，有一個(gè)新的班級(jí)303，或是這個(gè)303的班級(jí)暫時(shí)還沒有班長(zhǎng)。這個(gè)時(shí)候通過where就無法完成查詢了。上面的結(jié)果中就已經(jīng)很好地給出解釋。

這個(gè)時(shí)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(yīng)的表位置也要進(jìn)行替換）來進(jìn)行查詢了。在左連的查詢中，因?yàn)槭前恕弊蟊怼暗娜啃校詫?duì)于未選出班長(zhǎng)的303來說，這個(gè)很有必要。采用左連操作的結(jié)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(jié)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(duì)于上面的兩個(gè)結(jié)果，我們可以看到有一個(gè)很明顯的區(qū)別在于Extra。

Using where說明進(jìn)行了where的過濾操作，Using join buffer說明進(jìn)行join緩存。

從上面的結(jié)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(duì)于大量數(shù)據(jù)而言是很不利的。

現(xiàn)在，我們可以為被驅(qū)動(dòng)表的join字段添加索引，再對(duì)其進(jìn)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(jié)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(qū)動(dòng)表處都是1，這大降低了查詢的復(fù)雜度。而且對(duì)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(xué)號(hào)查詢一個(gè)學(xué)生的成績(jī)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(jié)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(jié)

• 對(duì)于要求全面的結(jié)果時(shí)，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(duì)查詢有多么大的改善，核心是索引；
• 對(duì)被驅(qū)動(dòng)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(xué)生表

CREATE TABLE student(
id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, /* 學(xué)生表id */
school_id INT(11) NOT NULL, /* 學(xué)號(hào) */
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(jí)名稱 */
PRIMARY KEY (id) /* 學(xué)生表主鍵 */
);
INSERT INTO student(school_id, name, sex, age, class_name) VALUES(100005, 'Bob', 1, 17, 301);

班級(jí)表

CREATE TABLE class(
id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, /* 班級(jí)表id */
class_name INT NOT NULL, /* 班級(jí)名稱 */
master_id INT, /* 班長(zhǎng)id */
is_key INT NOT NULL, /* 是否重點(diǎn)班級(jí) */
PRIMARY KEY (id) /* 班級(jí)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(dāng)前課程所屬年級(jí) */
president_id INT, /* 課代表id */
is_neces INT NOT NULL, /* 是否必修課 */
credit INT NOT NULL, /* 學(xué)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(jī)表

CREATE TABLE score(
id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, /* 成績(jī)表id */
course_id INT NOT NULL, /* 課程id */
school_id INT NOT NULL, /* 學(xué)號(hào) */
score INT, /* 考試成績(jī) */
PRIMARY KEY (id) /* 成績(jī)表主鍵 */
);
INSERT INTO score(course_id, school_id, score) VALUES(1, 100005, 88);

導(dǎo)入導(dǎo)出

/* 導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫 */
MYSQLDUMP -u root -p school > F:/Data/MySQL/school.sql
/* 導(dǎo)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(shí)戰(zhàn)

查詢所有課程名稱

SELECT course_name FROM course GROUP BY course_name;

查詢一個(gè)學(xué)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(jì)每個(gè)班級(jí)有多少學(xué)生

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

根據(jù)學(xué)號(hào)查詢一個(gè)學(xué)生的成績(jī)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(gè)班級(jí)的班長(zhǎng)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?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。