【SQL進階】03.執行計划之旅1 - 初探

當我們想要去分析SQL語句存在很慢時，需要有一個分析工具幫助我們分析SQL語句中哪些地方存在性能問題，而這個分析工具就是執行計划，看懂執行計划就能知道哪些地方有性能問題，然后結合自己已有的SQL知識分析為什么這些地方有性能問題，進而嘗試提出解決方案，並測試自己的方案是否能提高性能，以及方案是否合理。

（2）獲取其他信息

a.哪些索引被用在查詢中

b.數據是怎樣關聯起來的

c.數據是怎樣檢索的

d.為什么SQL Server沒有使用這些索引

e.SQL語句的執行順序

二、什么是執行計划？

SQL語句執行之前，需要有一個執行的方案，而這個方案是由查詢優化器（查詢分析器）產生的，並且是高效的、開銷最小的方案，這就是執行計划。不知道查詢優化器的可以看我寫之前寫的一篇博客：

【T-SQL進階】02.理解SQL查詢的底層原理

三、如何顯示執行計划？

執行計划有三種格式：圖形化執行計划，文本化執行計划，XML格式的執行計划。

（1）圖形化執行計划

優點：可視性好。

a.估計的執行計划

可以通過鼠標點擊圖標顯示估計的執行計划或者通過快捷鍵Ctrl+L顯示估計執行計划。預估執行計划不會真正執行，只是預估出來的執行計划。

b.實際的執行計划

單擊實際的執行計划圖標，該圖標處於選中狀態，然后執行SQL語句，將會顯示實際執行的執行計划。

（2）文本化執行計划

用獨立的行來代表每一個迭代器。使用豎線（符號“|”）來代表查詢樹中迭代器之間的父子關系。數據都是從子迭代器流向父迭代器。

優點：和圖形計划比較，文本執行計划更容易保存、處理、搜索和比較。

--顯示完整的預估執行計划信息
SET SHOWPLAN_TEXT ON
GO

--顯示預估執行計划的有限信息，可以用osql.exe等工具分析
SET SHOWPLAN_ALL ON
GO

--顯示完整的實際執行計划信息
SET STATISTICS PROFILE ON
GO

總結：

（3）XML執行計划

優點：三種執行計划中最詳細的。圖形執行計划可以保存為擴展名為.sqlplan的XML格式的計划文件，打開此文件將會以圖形化的執行計划展示。

--顯示預估執行計划
SET SHOWPLAN_XML ON
GO

--顯示實際計划的XML格式數據
SET STATISTICS XML ON
GO

總結

四、如何分析執行計划？

下面分析三種情況的執行計划：

1.堆表

2.聚集索引

3.非聚集索引

結構	掃描	查找	書簽查找
堆表	表掃描	沒有這種情況	RID 查找
聚集索引	聚集索引掃描	聚集索引查找	沒有這種情況
非聚集索引	如果用到了索引，則是索引掃描	索引查找	Key 查找

關於表掃描的那些事：

沒有索引的表稱作堆表，查找匹配行用的是表掃描。
如果出現表掃描操作，則證明這個表上一定沒有聚集索引。

關於索引查找的那些事：

假設[列1]上有一個單列索引，可以使用這個索引查找下面這些謂詞：

1.[列1] = 1.23

2.[列1] > 1.23

3.[列1] BETWEEN 1 AND 100

4.[列1] LIKE 'abc%'

5.[列1] IN (1,3,7,10)

不能使用這個索引對下列這些謂詞進行查找：

1.ABS[列1] = 1

2.[列1] + 10 > 12

3.[列1] LIKE '%abc'

關於非聚集索引的那些事：

如果只有非聚集索引時，非聚集索引不包含查詢列時，則SQL查詢優化器選擇非聚集索引掃描。
只有非聚集索引時，非聚集索引不包含過濾條件列時，則選擇表掃描。
非聚集索引具有獨立於數據行的結構。非聚集索引包含非聚集索引鍵值，並且每個鍵值項都有指向包含該鍵值的數據行的指針。
從非聚集索引中的索引行指向數據行的指針稱為行定位器。行定位器的結構取決於數據頁是存儲在堆中還是聚集表中。對於堆，行定位器是指向行的指針。對於聚集表，行定位器是聚集索引鍵。
您可以向非聚集索引的葉級添加非鍵列（包含列）以跳過現有的索引鍵限制（900 字節和 16 鍵列），並執行完整范圍內的索引查詢。

關於聚集索引的那些事：

1. 如果表上有聚集索引，則掃描稱作聚集索引掃描，查找稱作聚集索引查找；

2. 聚集索引掃描和表掃描的性能沒多大差異；

3.聚集索引根據數據行的鍵值在表或視圖中排序和存儲這些數據行。

4.索引定義中包含聚集索引列。

5.每個表只能有一個聚集索引，因為數據行本身只能按一個順序排序。

6.只有當表包含聚集索引時，表中的數據行才按排序順序存儲。如果表具有聚集索引，則該表稱為聚集表。如果表沒有聚集索引，則其數據行存儲在一個稱為堆的無序結構中。

7.加了聚集索引不一定能提高性能，有些情況下，性能可能不如表掃描；

8.聚集索引就是表本身。表有多少行和多少列，聚集索引就有多少行和和多少列。

9.單表查詢中，過濾條件中有聚集索引列，且能用這個索引查找過濾條件中的謂詞，則是聚集索引查找，過濾條件中沒有聚集索引列則是聚集索引掃描。

（1）沒有索引的情況

創建myOrder表

USE [Test]
GO
 
CREATE TABLE [dbo].[myOrder](
	[id] [int] NOT NULL,
	[customer] [nvarchar](100) NOT NULL
) ON [PRIMARY]
 
GO

myOrder只有兩列id,customer,這兩列上面都沒有索引。

SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'

下面是執行計划：

customer列上面沒有索引，SQL Server需要讀取myOrder表的每一行來判斷customer='ddd',如果結果為true,則返回此行。

查詢的示例圖如下，customer=ddd 存在三條記錄。

注意：

1.掃描及查找是SQL Server用來從表和索引中讀取數據的迭代器；

2.掃描用來處理整個表或索引的全部分支；

3.查找是在謂詞基礎上有效返回索引中一個或多個范圍中的行。

（2）有非聚集索引的情況

在id上創建非聚集索引

USE [Test]
GO
 
--刪除索引dbo.myOrder.ID_NON_INDEX
DROP INDEX dbo.myOrder.ID_NON_INDEX
 
CREATE NONCLUSTERED INDEX [ID_NON_INDEX] ON [dbo].[myOrder] 
(
	[id] ASC
)WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = OFF, SORT_IN_TEMPDB = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, DROP_EXISTING = OFF, ONLINE = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON) ON [PRIMARY]
GO

1.查詢條件的列上沒有非聚集索引，查詢列上沒有非聚集索引->表掃描

--id列上有索引,customer列上沒有索引,查詢條件中用的是customer='ddd'進行過濾。
--由於customer列上沒有索引，所以需要進行表掃描來找到符合customer='ddd'的行。
SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'

SELECT [customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'
  
SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'

 SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2 AND [customer] ='ddd'

SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2 AND [customer] ='ddd'

2.查詢條件的列上有非聚集索引，查詢列上沒有非聚集索引->表掃描

--id列上有索引,customer列上沒有索引,查詢條件中用的是id=2進行過濾。
--SELECT查詢需要返回customer列，由於customer列上沒有索引，且索引[ID_NON_INDEX]不包含customer列，
--即使用非聚集索引掃描找到了符合過濾條件id=2的索引分支，但是只能在該索引分支上面拿到id列的值，因為該索引分支只包含了id列，其他列的值拿不到。
--所以還是需要進行表掃描來找到符合條件的行,然后獲取該行的customer列的值。
--這里有個疑問：為什么找到索引分支后，不能繼續找到對應的行，然后拿到這行的customer列？？

SELECT [customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2

SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2

3.查詢條件的列上有非聚集索引，查詢列上有非聚集索引->索引查找

--id列上有索引,customer列上沒有索引,查詢條件中用的是id=2進行過濾。
--SELECT查詢需要返回id列，使用非聚集索引掃描找到了符合過濾條件id=2的索引分支，在找到的索引分支上拿到id列的值。
SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2

（3）有聚集索引的情況

1.查詢條件的列上沒有聚集索引->聚集索引掃描

--
--id列上有聚集索引,customer列上沒有索引,查詢條件中用的是customer='ddd'進行過濾。
--由於customer列上沒有索引，所以需要進行掃描來找到符合customer='ddd'的行。
--只要有聚集索引，則掃描就是聚集索引掃描。聚集索引和表掃描的性能基本上一樣。
SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'
  
SELECT [customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'
  
SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] = 'ddd'

2.查詢條件的列上有聚集索引->聚集索引查找

--id列上有索引,customer列上沒有索引,查詢條件中用的是id=2進行過濾。
--用聚集索引查找到了id=2的行，由於表中的行就是按照id列來排序的，所以找到了這一行，
--也就能找到這一行的所有列，所以能夠拿到customer列。所以是聚集索引掃描。
 SELECT [customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2
  
SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2
  
 SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2

3.查詢條件中，有一列有聚集索引，另一列沒有聚集索引->聚集索引查找

--id列上有索引,customer列上沒有索引,查詢條件中用的是[id] = 2,[customer] ='ddd'進行過濾。
--當過濾條件中有一個可以根據聚集索引來查找時,先用聚集索引來找到匹配的行（[id] = 2）,然后再在過濾出來的行中篩選處符合[customer] ='ddd'的行。
--所以是聚集索引查找。
--疑問：為什么第二步篩選操作在執行計划圖中沒有體現？？這個地方我想到的是拿到id=2的匹配行后，直接舍棄掉不符合條件[customer] ='ddd'的行，這個舍棄動作就沒有直接體現出來。
  SELECT [id]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2 AND [customer] ='ddd'
  
  SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [id] = 2 AND [customer] ='ddd'
  
  SELECT [id],[customer]
  FROM [Test].[dbo].[myOrder]
  WHERE [customer] ='3333' AND [id] = 2

->>【T-SQL】系列文章全文目錄（2017-06-26更新）

作　　者： Jackson0714
出　　處：http://www.cnblogs.com/jackson0714/
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