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MySQL不使用子查询的原因及优化案例

目录

• MySQL不使用子查询的原因及优化案例
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  • 不推荐使用子查询和JOIN的原因
  • 解决方案
  • 优化案例
    • 案例1：查询所有有库存的商品信息
    • 案例2：使用EXISTS优化子查询
    • 案例3：使用JOIN代替子查询
    • 案例4：优化子查询以减少数据量
    • 案例5：使用索引覆盖
    • 案例6：使用临时表优化复杂查询
    • 案例7：使用窗口函数替代子查询
    • 案例8：优化子查询以避免全表扫描
    • 案例9：使用LIMIT子句限制子查询返回数据量
    • 案例10：使用JOIN代替子查询以利用索引
  • 总结

不推荐使用子查询和JOIN的原因

在MySQL中，不推荐使用子查询和JOIN主要有以下原因：

• 性能问题：子查询执行时，MySQL需创建临时表存储内层查询结果，查询完再删除，增加CPU和IO资源消耗，易产生慢查询。JOIN操作效率也较低，尤其数据量大时，性能难保证。
• 索引失效：子查询可能使索引失效，MySQL会将查询转为联接执行，子查询不能先执行，若外表大，性能受影响。
• 查询优化器复杂度：子查询影响查询优化器判断，致执行计划不够优化。相比之下，联表查询更易被优化器理解和处理。
• 数据传输开销：子查询可能致大量不必要数据传输，每个子查询都需将结果返回给主查询。而联表查询可通过一次查询返回所有所需数据，减少数据传输开销。
• 维护成本：使用JOIN写的SQL语句，在修改表schema时较复杂，成本大，尤其系统大时，不易维护。

解决方案

针对这些问题，可采取以下解决方案：

• 应用层关联：在业务层单表查询出数据后，作为条件给下一个单表查询，减少数据库层负担。
• 使用IN代替子查询：若子查询结果集小，可用“IN”操作符查询，数据量小时，查询效率更高。
• 使用WHERE EXISTS：WHERE EXISTS比“IN”更好，它检查子查询是否返回结果集，能明显提高查询速度。
• 改写为JOIN：用JOIN查询替代子查询，无需建立临时表，速度快，若查询中用索引，性能更好。

优化案例

案例1：查询所有有库存的商品信息

原始查询（使用子查询）：

SELECT * FROM products WHERE id IN (SELECT product_id FROM inventory WHERE stock > 0);

此查询会导致查询速度慢，影响用户体验。

优化方案（使用EXISTS）：

SELECT * FROM products WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM inventory WHERE inventory.product_id = products.id AND inventory.stock > 0);

该优化方案可大幅提升查询速度，改善用户体验。

案例2：使用EXISTS优化子查询

原始查询：

SELECT * FROM orders WHERE customer_id IN (SELECT customer_id FROM customers WHERE country = 'USA');

优化方案：

SELECT * FROM orders WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM customers WHERE orders.customer_id = customers.customer_id AND customers.country = 'USA');

使用EXISTS代替IN子查询可减少回表查询次数，提高查询效率。

案例3：使用JOIN代替子查询

原始查询：

SELECT * FROM orders WHERE customer_id IN (SELECT customer_id FROM customers WHERE country = 'USA');

优化方案：

SELECT o.* FROM orders o JOIN customers c ON o.customer_id = c.customer_id WHERE c.country = 'USA';

使用JOIN代替子查询可减少子查询开销，且更容易利用索引。

案例4：优化子查询以减少数据量

原始查询：

SELECT * FROM orders WHERE customer_id IN (SELECT customer_id FROM customers);

优化方案：

SELECT * FROM orders WHERE customer_id IN (SELECT customer_id FROM customers WHERE active = 1);

限制子查询返回数据量，减少主查询需检查的行数，提高查询效率。

案例5：使用索引覆盖

原始查询：

SELECT customer_id FROM customers WHERE country = 'USA';

优化方案：

CREATE INDEX idx_country ON customers(country);
SELECT customer_id FROM customers WHERE country = 'USA';

为country字段创建索引，使子查询可直接在索引中找到数据，避免回表查询。

案例6：使用临时表优化复杂查询

原始查询：

SELECT * FROM orders WHERE customer_id IN (SELECT customer_id FROM customers WHERE last_order_date > '2023-01-01');

优化方案：

CREATE TEMPORARY TABLE temp_customers AS SELECT customer_id FROM customers WHERE last_order_date > '2023-01-01';
SELECT * FROM orders WHERE customer_id IN (SELECT customer_id FROM temp_customers);

对于复杂子查询，用临时表存储中间结果，简化查询并提高性能。

案例7：使用窗口函数替代子查询

原始查询：

SELECT employee_id, salary, (SELECT AVG(salary) FROM employees WHERE department_id = e.department_id) AS avg_salary FROM employees e;

优化方案：

SELECT employee_id, salary, AVG(salary) OVER (PARTITION BY department_id) AS avg_salary FROM employees;

用窗口函数替代子查询，提高查询效率。

案例8：优化子查询以避免全表扫描

原始查询：

SELECT * FROM users WHERE username IN (SELECT username FROM orders WHERE order_date = '2024-01-01');

优化方案：

CREATE INDEX idx_order_date ON orders(order_date);
SELECT * FROM users WHERE username IN (SELECT username FROM orders WHERE order_date = '2024-01-01');

为order_date字段创建索引，避免全表扫描，提高子查询效率。

案例9：使用LIMIT子句限制子查询返回数据量

原始查询：

SELECT * FROM orders WHERE customer_id IN (SELECT customer_id FROM customers WHERE country = 'USA');

优化方案：

SELECT * FROM orders WHERE customer_id IN (SELECT customer_id FROM customers WHERE country = 'USA' LIMIT 100);

用LIMIT子句限制子查询返回数据量，减少主查询需处理数据量，提高查询效率。

案例10：使用JOIN代替子查询以利用索引

原始查询：

SELECT * FROM transactions WHERE product_id IN (SELECT product_id FROM products WHERE category = 'Equity');

优化方案：

SELECT t.* FROM transactions t JOIN products p ON t.product_id = p.product_id WHERE p.category = 'Equity';

用JOIN代替子查询，并可更容易利用products表上category索引。

总结

这些案例展示了如何通过不同优化策略提升MySQL查询性能，特别是在处理子查询时。以下是一些额外的优化建议：

1. 创建合适的索引：经常用于WHERE和JOIN的字段应建立索引，避免在低选择性的字段上建立索引（如性别字段）。
2. 避免索引失效的情况：使用函数计算的字段不会使用索引，如SELECT * FROM orders WHERE YEAR(order_date) = 2023;应优化为SELECT * FROM orders WHERE order_date >= '2023-01-01';。
3. 组合索引的最左前缀法则：确保查询条件从组合索引的最左列开始。
4. 使用EXPLAIN分析查询执行计划：通过EXPLAIN关键字可以帮助我们了解查询的执行计划，从而发现性能瓶颈。
5. 优化查询语句：避免使用SELECT *，使用LIMIT限制返回行数，重写子查询为JOIN。
6. 合理调整Join Buffer：在无索引或索引不可用的情况下，Join Buffer是优化Block Nested-Loop Join的关键，其大小直接影响外层表加载的行数和内层表的扫描效率。

通过这些优化策略，可以显著提升MySQL查询性能，改善用户体验。