第六章——根據執行計劃優化性能（1）——理解哈希、合併、嵌套循環連接策略

前言：

本系列文章包括：

1、 理解Hash、Merge、Nested Loop關聯策略。

2、 在執行計劃中發現並解決表/索引掃描。

3、 介紹並在執行計劃中發現鍵查找並解決它們。

 

對於性能優化，需要集中處理以下的問題：

1、 爲你的環境創建性能基線。

2、 監控現在的性能並發現瓶頸。

3、 解決瓶頸以便得到更好的性能。

 

一個預估執行計劃是描述查詢將會如何執行的一個藍圖，而一個實際執行計劃就是一個查詢執行時實際發生的鏡像。通過對比兩個執行計劃，可以發現查詢是否真的按照預估執行計劃來執行。

在執行計劃中，有一些非常重要的操作符需要清楚：

1、           Join策略：SQLServer有3種策略——哈希、合併、嵌套循環。每種策略都有其優缺點，本章將講述這部分。

2、           掃描和查找是SQLServer用於讀取數據的兩種方式，這兩種方式在性能優化中是核心概念。將會在下一篇中講述。

3、           鍵查找有時候會成爲主要的性能問題。因爲存儲引起必須從非聚集索引中跳到聚集索引，一邊找到非聚集索引中的非鍵值列的值。這樣的行爲通常很耗時間。

 

理解哈希、合併、嵌套循環連接策略

SQLServer提供了3中JOIN的策略，它們沒有絕對的好和壞之分。

 

1、 哈希（Hash Join）：SQLServer選擇哈希關聯作爲物理操作符，一邊對於大容量數據，且未排序或者沒有索引時進行查詢。兩個進程關聯起來進行哈希關聯，它們 爲【建立】和【探測】，在【建立】進程中，會從建立輸入（即join的左表中，但是可能這個左表會在優化過程中交換位置，使得不一定就是實際上的左表。） 讀取所有行，然後在內存中創建一個符合關聯條件的哈希表。在【探測】進程中，會從探測表（輸入的右表）中讀取所有的行，並根據關聯條件，與之前創建的內存 哈希表匹配。

2、 合併（Merge Join）：如果關聯表中已經排序，SQLServer會選擇合併關聯。合併關聯要求關聯條件中最少有一個是已經被排序了的。如果數據量不大的時候，這比哈希關聯更加有效，它並不是重負荷關聯的方式。

3、 嵌套循環（Nested Loop）：在最少兩個結果集中，使用嵌套循環會比較有效，這兩個結果集中，作爲外部表的集合要小，而內部循環結果集具有有效的索引。這種方式不適用於大結果集。

準備工作：

下面將創建兩個表，然後看看各種關聯方式的執行計劃：

[sql] view plaincopyprint?

USE AdventureWorks
GO
IF OBJECT_ID('SalesOrdHeaderDemo') IS NOT NULL
    BEGIN
        DROP TABLE SalesOrdHeaderDemo
    END
GO

IF OBJECT_ID('SalesOrdDetailDemo') IS NOT NULL
    BEGIN
        DROP TABLE SalesOrdDetailDemo
    END
GO

SELECT  *
INTO    SalesOrdHeaderDemo
FROM    Sales.SalesOrderHeader
GO

SELECT  *
INTO    SalesOrdDetailDemo
FROM    Sales.SalesOrderDetail
GO

步驟：

1、 執行一下查詢，並開啓執行計劃（Ctrl+M）：

[sql] view plaincopyprint?

SELECT  sh.*
FROM    SalesOrdDetailDemo AS sd
        INNER JOIN SalesOrdHeaderDemo AS sh ON sh.salesorderID = sd.salesorderid
GO

2、 然後從執行計劃截圖中可以看到使用了哈希連接：

3、 現在先創建唯一的聚集索引在兩個表中：

[sql] view plaincopyprint?

CREATE UNIQUE CLUSTERED INDEX idx_salesorderheaderdemo_SalesOrderID ON salesordheaderdemo(SalesOrderID)

GO

CREATE UNIQUE CLUSTERED INDEX idx_SalesDetail_SalesOrderID ON SalesOrdDetailDemo(SalesOrderID,SalesOrderDetailID)

GO

4、 再次執行步驟1的語句：

5、 截圖是第二次執行的執行計劃，可以發現變成了合併連接，並且表掃描變成了聚集索引掃描：

6、 現在來看看嵌套循環關聯，在上面的查詢中添加where條件來限定查詢的結果集：

[sql] view plaincopyprint?

SELECT  sh.*
FROM    SalesOrdDetailDemo AS sd
        INNER JOIN SalesOrdHeaderDemo AS sh ON sh.salesorderID = sd.salesorderid
WHERE   sh.salesorderid = 43659
GO

7、 從執行結果中看到現在關聯變成了嵌套循環： 

 

分析：

        前面已經提到，哈希關聯工作在大數據量且關聯字段沒有排序的關聯中。所以在步驟1中，由於沒有索引或者預先排序，數據的關聯會使用哈希關聯。

        在步驟3中，創建了一個唯一的聚集索引，所以表已經通過聚集索引排序了，此時優化器會選擇合併關聯。

        在步驟6中，由於使用了where條件限制數據集的大小，同時由於已經排序，所以使用了嵌套循環關聯。

        每一種關聯方法都有其優缺點，視乎如何優化而已。有時候哈希關聯有其非常重要的作用，但是如果可以，強烈建議每個表都應該有一個唯一的聚集索引，一邊使用 合併關聯，如果不可以，千萬別嘗試使用OPTION提示符來把關聯改成合並或者嵌套循環，這可能會降低性能。而嵌套循環僅在小結果集的時候運行的最好。