sql性能优化，如何优化 in/not in这类关键字的语句？

news/2025/1/7 9:15:32/文章来源:https://www.cnblogs.com/chenshibao/p/18653249
  1. 使用 EXISTS 替代 IN
    EXISTS 子查询通常比 IN 子查询更高效，特别是在子查询返回大量结果时。

  • 示例：

      -- 使用 INSELECT * FROM OrdersWHERE UserId IN (SELECT UserId FROM Users WHERE IsVIP = 1);-- 使用 EXISTSSELECT * FROM Orders oWHERE EXISTS (SELECT 1 FROM Users u WHERE u.UserId = o.UserId AND u.IsVIP = 1);
  1. 使用 JOIN 替代 IN
    JOIN 操作通常比 IN 子查询更高效，特别是在复杂的查询中。

  • 示例：

      -- 使用 INSELECT * FROM OrdersWHERE UserId IN (SELECT UserId FROM Users WHERE IsVIP = 1);-- 使用 JOINSELECT o.*FROM Orders oJOIN Users u ON u.UserId = o.UserIdWHERE u.IsVIP = 1;
  1. 使用 NOT EXISTS 替代 NOT IN
    NOT EXISTS 子查询通常比 NOT IN 子查询更高效，特别是在子查询返回大量结果或包含 NULL 值时。

  • 示例

      -- 使用 NOT INSELECT * FROM OrdersWHERE UserId NOT IN (SELECT UserId FROM Users WHERE IsVIP = 1);-- 使用 NOT EXISTSSELECT * FROM Orders oWHERE NOT EXISTS (SELECT 1 FROM Users u WHERE u.UserId = o.UserId AND u.IsVIP = 1);
  1. 使用 LEFT JOIN 替代 NOT IN
    LEFT JOIN 操作通常比 NOT IN 子查询更高效，特别是在处理 NULL 值时。

  • 示例：

      -- 使用 NOT INSELECT * FROM OrdersWHERE UserId NOT IN (SELECT UserId FROM Users WHERE IsVIP = 1);-- 使用 LEFT JOINSELECT o.*FROM Orders oLEFT JOIN Users u ON u.UserId = o.UserId AND u.IsVIP = 1WHERE u.UserId IS NULL;
  1. 确保索引**
    确保 IN 和 NOT IN 子查询中使用的列上有合适的索引。

  • 示例：

      CREATE INDEX idx_users_userid ON Users(UserId);CREATE INDEX idx_users_isvip ON Users(IsVIP);
  1. 避免使用 IN 进行范围查询**
    IN 关键字不适合进行范围查询，特别是在子查询返回大量结果时。

  • 示例：

      -- 避免这种写法SELECT * FROM OrdersWHERE OrderDate IN (SELECT OrderDate FROM Orders WHERE UserId = 1);-- 使用 JOIN 或 EXISTSSELECT o.*FROM Orders oJOIN Orders o2 ON o.OrderDate = o2.OrderDateWHERE o2.UserId = 1;
  1. 处理 NULL 值**
    NOT IN 子查询在子查询结果包含 NULL 值时会返回空结果集。可以使用 NOT EXISTS 或 LEFT JOIN 来避免这个问题。

  • 示例

      -- 使用 NOT INSELECT * FROM OrdersWHERE UserId NOT IN (SELECT UserId FROM Users WHERE IsVIP IS NULL OR IsVIP = 1);-- 使用 NOT EXISTSSELECT * FROM Orders oWHERE NOT EXISTS (SELECT 1 FROM Users u WHERE u.UserId = o.UserId AND (u.IsVIP IS NULL OR u.IsVIP = 1));

示例：综合优化

假设我们有一个订单表 Orders 和一个用户表 Users，我们希望查询所有属于 VIP 用户的订单。以下是使用 IN、EXISTS 和 JOIN 的比较和优化示例。

  1. 创建表和索引

     CREATE TABLE Users (UserId INT PRIMARY KEY,Name NVARCHAR(100),IsVIP BIT);CREATE TABLE Orders (OrderId INT PRIMARY KEY,UserId INT,OrderDate DATE,TotalAmount DECIMAL(10, 2));CREATE INDEX idx_users_isvip ON Users(IsVIP);CREATE INDEX idx_orders_userid ON Orders(UserId);

  2. 插入示例数据

     INSERT INTO Users (UserId, Name, IsVIP)VALUES(1, 'Alice', 1),(2, 'Bob', 0),(3, 'Charlie', 1);INSERT INTO Orders (OrderId, UserId, OrderDate, TotalAmount)VALUES(101, 1, '2023-10-01', 100.00),(102, 2, '2023-10-02', 200.00),(103, 3, '2023-10-03', 150.00);

  3. 使用 IN 子查询

     -- 使用 IN 子查询SET STATISTICS TIME ON;SELECT * FROM OrdersWHERE UserId IN (SELECT UserId FROM Users WHERE IsVIP = 1);SET STATISTICS TIME OFF;

  4. 使用 EXISTS 子查询

     -- 使用 EXISTS 子查询SET STATISTICS TIME ON;SELECT * FROM Orders oWHERE EXISTS (SELECT 1 FROM Users u WHERE u.UserId = o.UserId AND u.IsVIP = 1);SET STATISTICS TIME OFF;

  5. 使用 JOIN 操作

     -- 使用 JOIN 操作SET STATISTICS TIME ON;SELECT o.*FROM Orders oJOIN Users u ON u.UserId = o.UserIdWHERE u.IsVIP = 1;SET STATISTICS TIME OFF;

解释

  1. 使用 EXISTS 和 JOIN：
    • EXISTS 子查询和 JOIN 操作通常比 IN 子查询更高效，特别是在子查询返回大量结果时。
    • EXISTS 子查询只检查是否存在符合条件的记录。
    • JOIN 操作通过连接表来获取符合条件的记录。
  2. 索引：
    • 确保 UserId 和 IsVIP 列上有合适的索引，以提高查询性能。
    • CREATE INDEX idx_users_isvip ON Users(IsVIP);
    • CREATE INDEX idx_orders_userid ON Orders(UserId);

示例：完整优化

以下是一个完整的示例，展示了如何在 SQL 查询中应用上述优化策略。

  1. 创建表和索引

     CREATE TABLE Users (UserId INT PRIMARY KEY,Name NVARCHAR(100),IsVIP BIT);CREATE TABLE Orders (OrderId INT PRIMARY KEY,UserId INT,OrderDate DATE,TotalAmount DECIMAL(10, 2));CREATE INDEX idx_users_isvip ON Users(IsVIP);CREATE INDEX idx_orders_userid ON Orders(UserId);

  2. 插入示例数据

     INSERT INTO Users (UserId, Name, IsVIP)VALUES(1, 'Alice', 1),(2, 'Bob', 0),(3, 'Charlie', 1);INSERT INTO Orders (OrderId, UserId, OrderDate, TotalAmount)VALUES(101, 1, '2023-10-01', 100.00),(102, 2, '2023-10-02', 200.00),(103, 3, '2023-10-03', 150.00);

  3. 使用 IN 子查询

     -- 使用 IN 子查询SET STATISTICS TIME ON;SELECT * FROM OrdersWHERE UserId IN (SELECT UserId FROM Users WHERE IsVIP = 1);SET STATISTICS TIME OFF;

  4. 使用 EXISTS 子查询

     -- 使用 EXISTS 子查询SET STATISTICS TIME ON;SELECT * FROM Orders oWHERE EXISTS (SELECT 1 FROM Users u WHERE u.UserId = o.UserId AND u.IsVIP = 1);SET STATISTICS TIME OFF;

  5. 使用 JOIN 操作

     -- 使用 JOIN 操作SET STATISTICS TIME ON;SELECT o.*FROM Orders oJOIN Users u ON u.UserId = o.UserIdWHERE u.IsVIP = 1;SET STATISTICS TIME OFF;

  6. 使用表值参数

     -- 定义表值参数类型CREATE TYPE dbo.UserIdTableType AS TABLE (UserId INT);-- 创建存储过程CREATE PROCEDURE GetOrdersForVIPUsers@UserIds dbo.UserIdTableType READONLYASBEGINSELECT o.*FROM Orders oJOIN @UserIds u ON u.UserId = o.UserId;END;-- 调用存储过程DECLARE @UserIds dbo.UserIdTableType;INSERT INTO @UserIds (UserId)SELECT UserId FROM Users WHERE IsVIP = 1;EXEC GetOrdersForVIPUsers @UserIds;

解释

  1. 使用 EXISTS 和 JOIN：

    • EXISTS 子查询和 JOIN 操作通常比 IN 子查询更高效，特别是在子查询返回大量结果时。
    • EXISTS 子查询只检查是否存在符合条件的记录。
    • JOIN 操作通过连接表来获取符合条件的记录。

  2. 索引：

    • 确保 UserId 和 IsVIP 列上有合适的索引，以提高查询性能。
    • CREATE INDEX idx_users_isvip ON Users(IsVIP);
    • CREATE INDEX idx_orders_userid ON Orders(UserId);

  3. 表值参数：

    • 使用表值参数可以减少子查询的开销，特别是在子查询返回的结果集较大时。

  4. 实际性能测试：

    • 使用 SET STATISTICS TIME ON 和 SET STATISTICS TIME OFF 查看查询的执行时间。

运行结果示例

	-- 使用 IN 子查询Table 'Users'. Scan count 1, logical reads 4, physical reads 0, read-ahead reads 0, lob logical reads 0, lob physical reads 0, lob read-ahead reads 0.Table 'Orders'. Scan count 1, logical reads 4, physical reads 0, read-ahead reads 0, lob logical reads 0, lob physical reads 0, lob read-ahead reads 0.SQL Server 执行时间:CPU 时间 = 0 毫秒，经过时间 = 1 毫秒。-- 使用 EXISTS 子查询Table 'Users'. Scan count 1, logical reads 4, physical reads 0, read-ahead reads 0, lob logical reads 0, lob physical reads 0, lob read-ahead reads 0.Table 'Orders'. Scan count 1, logical reads 4, physical reads 0, read-ahead reads 0, lob logical reads 0, lob physical reads 0, lob read-ahead reads 0.SQL Server 执行时间:CPU 时间 = 0 毫秒，经过时间 = 1 毫秒。-- 使用 JOIN 操作Table 'Users'. Scan count 1, logical reads 4, physical reads 0, read-ahead reads 0, lob logical reads 0, lob physical reads 0, lob read-ahead reads 0.Table 'Orders'. Scan count 1, logical reads 4, physical reads 0, read-ahead reads 0, lob logical reads 0, lob physical reads 0, lob read-ahead reads 0.SQL Server 执行时间:CPU 时间 = 0 毫秒，经过时间 = 1 毫秒。

总结

  • 优化 IN 和 NOT IN 查询：

    • 使用 EXISTS 替代 IN：通常更高效。
    • 使用 JOIN 替代 IN：通常更高效。
    • 使用 NOT EXISTS 替代 NOT IN：避免 NULL 值问题，通常更高效。
    • 使用 LEFT JOIN 替代 NOT IN：避免 NULL 值问题，通常更高效。
    • 确保索引：为查询列创建合适的索引，提高查询性能。
    • 避免复杂查询：确保子查询中的操作尽可能简单，避免复杂的计算或排序操作。

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