連接查詢算是日常比較常用的數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)關(guān)鍵字涉及左外連接、右外連接、內(nèi)連接三種連接方式，本文將從MySQL 8.0的角度針對(duì)連接查詢和優(yōu)化進(jìn)行深入解析，希望對(duì)你有幫助。

一、詳解MySQL left join

1. 關(guān)聯(lián)查詢案例介紹

我們現(xiàn)在有一個(gè)驅(qū)動(dòng)表customer，它存儲(chǔ)客戶id、姓名以及出生日期，默認(rèn)情況下id是主鍵，沒(méi)有任何索引，對(duì)此我們給出DDL語(yǔ)句：

CREATE TABLE `customer` (
  `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(100) DEFAULT NULL,
  `birthday` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci;

customer有一張關(guān)聯(lián)表，c_id記錄著與其關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的id，并用available_balance記錄客戶余額，對(duì)應(yīng)DDL如下，可以看到此時(shí)我們沒(méi)有添加任何索引：

CREATE TABLE `customer_balances` (
  `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `c_id` bigint NOT NULL,
  `available_balance` decimal(10,2) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1863126107830751234 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci;

假設(shè)此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)大約有2000w的數(shù)據(jù)，我們希望查出姓名為if2vbdr1kzk47rdmulrxix48tl2r9finmonxpl25cfrqvv7m0t的用戶的出生日期和可用余額，如果沒(méi)有記錄余額則設(shè)置為null，對(duì)應(yīng)我們給出這樣一條SQL：

SELECT name,birthday from customer c 
left join customer_balances cb on c.id =cb.c_id
 WHERE name='if2vbdr1kzk47rdmulrxix48tl2r9finmonxpl25cfrqvv7m0t';

最終查詢結(jié)果如下，耗時(shí)大約是1s多一些，對(duì)于用戶而言超過(guò)200ms的延遲都是有感知的，所以針對(duì)這個(gè)查詢我們需要進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，對(duì)此筆者以市面上常見的面經(jīng)為出發(fā)點(diǎn)，逐步拆解并解決這道問(wèn)題：

name                                              |birthday           |available_balance|
--------------------------------------------------+-------------------+-----------------+
if2vbdr1kzk47rdmulrxix48tl2r9finmonxpl25cfrqvv7m0t|2024-12-01 11:02:35|         25853253|

2. 講講join的原理

join底層關(guān)聯(lián)本質(zhì)上都是基于驅(qū)動(dòng)表(上面的c表)的結(jié)果到被驅(qū)動(dòng)表(上面的cb表)進(jìn)行循環(huán)掃描定位，這里筆者以MySQL5.7、MySQL 8兩個(gè)版本對(duì)join連接的幾種類型進(jìn)行介紹：

(1) Simple Nested-Loop Join：這也就是我們上文中兩張關(guān)聯(lián)表沒(méi)有加索引關(guān)聯(lián)查詢，得到所有驅(qū)動(dòng)表c的數(shù)據(jù)后，直接給cb表走全表掃描定位匹配，極端情況下要查詢count(c)*count(cb)次，也就是我們傳說(shuō)中的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2):

(2) Index Nested-Loop Join：這就是join左右字段都加索引后的查詢，這意味著驅(qū)動(dòng)表的選擇不在于我們自身，而是由MySQL優(yōu)化器決定，當(dāng)驅(qū)動(dòng)表的結(jié)果交給被驅(qū)動(dòng)表時(shí)，被驅(qū)動(dòng)表直接通過(guò)索引定位到關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)并阻塞。

(3) Block Nested-Loop Join：沒(méi)有索引列的情況都會(huì)選擇該算法而不優(yōu)先考慮Simple Nested-Loop Join，Block Nested-Loop Join相比Simple Nested-Loop Join多了一個(gè)中間操作，它會(huì)將驅(qū)動(dòng)表查詢結(jié)果緩存到j(luò)oin buffer，與被驅(qū)動(dòng)表關(guān)聯(lián)時(shí)會(huì)進(jìn)行批量?jī)?nèi)存關(guān)聯(lián)與合并。

(4) HashJoin：這是8.0.18及其之后的版本對(duì)于關(guān)聯(lián)查詢的優(yōu)化，其原理是針對(duì)驅(qū)動(dòng)表join字段進(jìn)行哈希運(yùn)算生成結(jié)果集存入內(nèi)存中，然后掃描被驅(qū)動(dòng)表并直接通過(guò)哈希運(yùn)算定位到驅(qū)動(dòng)表是否存在關(guān)聯(lián)的值已完成結(jié)果合并。當(dāng)然如果驅(qū)動(dòng)表數(shù)據(jù)量大的話，驅(qū)動(dòng)表部分?jǐn)?shù)據(jù)還會(huì)利用磁盤進(jìn)行分片，生成臨時(shí)文件，然后被驅(qū)動(dòng)表同樣是通過(guò)哈希運(yùn)算定位到磁盤分片編號(hào)進(jìn)行物理磁盤IO獲取關(guān)聯(lián)結(jié)果。

3. 能不能說(shuō)說(shuō)這個(gè)LEFT JOIN如何加索引

上文提到查詢耗時(shí)為1s多，針對(duì)索引添加我們優(yōu)先使用explain 來(lái)分析一下SQL的查詢過(guò)程：

explain SELECT c.name,c.birthday,cb.available_balance 
from customer c 
left join customer_balances cb on c.id =cb.c_id 
WHERE name='if2vbdr1kzk47rdmulrxix48tl2r9finmonxpl25cfrqvv7m0t';

以我們的SQL為例該查詢首先查詢驅(qū)動(dòng)表c，它會(huì)基于where條件進(jìn)行全表掃描獲取數(shù)據(jù)，基于查詢結(jié)果緩存到hash join buffer再到關(guān)聯(lián)表即被驅(qū)動(dòng)表的聚簇索引進(jìn)行全表掃描匹配結(jié)果：

這一點(diǎn)我們也可以從執(zhí)行計(jì)劃看出，c表和cb表都走了全表掃描，且關(guān)聯(lián)查詢時(shí)被驅(qū)動(dòng)表cb用到MySQL 8的hash join關(guān)聯(lián)，這種關(guān)聯(lián)方式本質(zhì)上就說(shuō)

id|select_type|table|partitions|type|possible_keys|key|key_len|ref|rows   |filtered|Extra                                     |
--+-----------+-----+----------+----+-------------+---+-------+---+-------+--------+------------------------------------------+
 1|SIMPLE     |c    |          |ALL |             |   |       |   |3079319|    10.0|Using where                               |
 1|SIMPLE     |cb   |          |ALL |             |   |       |   |3447555|   100.0|Using where; Using join buffer (hash join)|

針對(duì)該執(zhí)行計(jì)劃，我們進(jìn)行逐步的調(diào)優(yōu)，針對(duì)驅(qū)動(dòng)表c的查詢，因?yàn)橛玫搅薾ame字段，所以針對(duì)name添加一個(gè)索引：

ALTER TABLE db.customer DROP INDEX customer_name_IDX;
CREATE INDEX customer_name_IDX USING BTREE ON db.customer (name);

經(jīng)過(guò)調(diào)整之后，查詢耗時(shí)提升為0.739s，查看執(zhí)行計(jì)劃，可以看到針對(duì)驅(qū)動(dòng)表的慢查詢已經(jīng)走索引了，現(xiàn)在問(wèn)題就是出在被驅(qū)動(dòng)表cb還是走全表掃描：

id|select_type|table|partitions|type|possible_keys    |key              |key_len|ref  |rows   |filtered|Extra                                     |
--+-----------+-----+----------+----+-----------------+-----------------+-------+-----+-------+--------+------------------------------------------+
 1|SIMPLE     |c    |          |ref |customer_name_IDX|customer_name_IDX|403    |const|      1|   100.0|                                          |
 1|SIMPLE     |cb   |          |ALL |                 |                 |       |     |4566577|   100.0|Using where; Using join buffer (hash join)|

所以我們針對(duì)被驅(qū)動(dòng)表cb的c_id增加一個(gè)索引:

CREATE INDEX customer_balances_c_id_IDX USING BTREE ON db.customer_balances (c_id);

最終查詢耗時(shí)優(yōu)化為0.001s，

id|select_type|table|partitions|type|possible_keys             |key                       |key_len|ref    |rows|filtered|Extra|
--+-----------+-----+----------+----+--------------------------+--------------------------+-------+-------+----+--------+-----+
 1|SIMPLE     |c    |          |ref |customer_name_IDX         |customer_name_IDX         |403    |const  |   1|   100.0|     |
 1|SIMPLE     |cb   |          |ref |customer_balances_c_id_IDX|customer_balances_c_id_IDX|8      |db.c.id|   1|   100.0|     |

4. left  join on 左右字段是否都需要加索引？為什么？

回答這個(gè)問(wèn)題，我們首先需要了解左外連接的工作機(jī)制，它本質(zhì)上就是基于驅(qū)動(dòng)表(也就是上文的c表)的id與被驅(qū)動(dòng)表cb進(jìn)行鏈接，如果cb沒(méi)有數(shù)據(jù)則結(jié)果顯示null：

這也就意味著left join左邊的字段是基于where條件的查詢結(jié)果篩選出來(lái)的數(shù)據(jù)，然后遍歷并與被驅(qū)動(dòng)表cb進(jìn)行關(guān)聯(lián)，所以如果left join左邊（也就是我們驅(qū)動(dòng)表c的id）如果不作為查詢條件的情況下，可以不加索引，當(dāng)然我們本次關(guān)聯(lián)的id本身就是主鍵，所以這個(gè)問(wèn)題就沒(méi)有討論的必要了。

對(duì)于left join的右邊，它是作為被驅(qū)動(dòng)表(也就是我們的cb表)的關(guān)聯(lián)查詢條件，從執(zhí)行計(jì)劃就可以看出如果沒(méi)添加索引，它會(huì)基于驅(qū)動(dòng)表c給的關(guān)聯(lián)條件id進(jìn)行全表掃描以找到符合條件的數(shù)據(jù)，所以為了提升被驅(qū)動(dòng)表cb的檢索速度，關(guān)聯(lián)條件c_id是需要增加索引的。

5. 你覺得針對(duì)聯(lián)表查詢還有那些優(yōu)化技巧

除了上述優(yōu)化技巧，針對(duì)關(guān)聯(lián)查詢我們可以從表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及SQL查詢層面考慮優(yōu)化：

• 如果業(yè)務(wù)上允許的話，可以考慮將關(guān)聯(lián)的字段冗余一份到驅(qū)動(dòng)表上，直接避免關(guān)聯(lián)查詢開銷。
• 如果驅(qū)動(dòng)表和被驅(qū)動(dòng)都具備篩選能力(即關(guān)聯(lián)的表都可以通過(guò)where查詢到需要的數(shù)據(jù))，可以考慮用數(shù)據(jù)量小的表作為驅(qū)動(dòng)表，采用小表驅(qū)大表的方式完成關(guān)聯(lián)查詢。
• 非必要不采取left join或者right join，盡可能在關(guān)聯(lián)條件上加索引，然后通過(guò)inner join讓MySQL優(yōu)化器幫我們選擇驅(qū)動(dòng)表并完成數(shù)據(jù)檢索。

二、小結(jié)

在數(shù)據(jù)庫(kù)操作領(lǐng)域，MySQL 的 LEFT JOIN 無(wú)疑是一項(xiàng)極為重要的功能，它為我們提供了從多個(gè)表中獲取關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的強(qiáng)大能力。然而，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增長(zhǎng)以及業(yè)務(wù)邏輯的日益復(fù)雜，LEFT JOIN 的性能問(wèn)題逐漸凸顯，成為開發(fā)者和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員需要重點(diǎn)關(guān)注的方面。

本文深入探討了一系列針對(duì) LEFT JOIN 的性能優(yōu)化策略。

首先，我們?cè)敿?xì)分析了合理設(shè)計(jì)表結(jié)構(gòu)對(duì)性能的巨大影響。通過(guò)確保表的主鍵、外鍵以及索引的正確設(shè)置，可以顯著減少數(shù)據(jù)庫(kù)在執(zhí)行 LEFT JOIN 操作時(shí)的搜索范圍，提高查詢效率。例如，為頻繁用于連接條件的列創(chuàng)建合適的索引，能夠讓數(shù)據(jù)庫(kù)快速定位到相關(guān)數(shù)據(jù)，避免全表掃描帶來(lái)的性能損耗。 索引優(yōu)化方面，我們了解到復(fù)合索引的巧妙運(yùn)用以及避免索引失效的重要性。

復(fù)合索引可以在多個(gè)列上創(chuàng)建單一索引結(jié)構(gòu)，從而在多條件查詢時(shí)發(fā)揮重要作用。同時(shí)，要注意查詢語(yǔ)句的書寫方式，避免因不當(dāng)?shù)牟僮鞣蚝瘮?shù)使用導(dǎo)致索引失效，確保索引能夠在 LEFT JOIN 操作中充分發(fā)揮作用。 查詢語(yǔ)句的優(yōu)化也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我們學(xué)會(huì)了通過(guò)簡(jiǎn)化查詢邏輯、合理利用子查詢以及使用 STRAIGHT_JOIN 等方式來(lái)引導(dǎo)數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化器生成更高效的執(zhí)行計(jì)劃。這些優(yōu)化手段能夠幫助數(shù)據(jù)庫(kù)更好地理解我們的查詢意圖，合理分配資源，從而提升 LEFT JOIN 的執(zhí)行速度。

此外，數(shù)據(jù)庫(kù)的配置參數(shù)對(duì) LEFT JOIN 性能也有著不可忽視的影響。通過(guò)調(diào)整諸如內(nèi)存分配、緩存大小等參數(shù)，可以為數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行提供更有利的環(huán)境，進(jìn)一步提升 LEFT JOIN 的執(zhí)行效率。

在實(shí)際應(yīng)用中，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，綜合運(yùn)用這些優(yōu)化策略。同時(shí)，持續(xù)進(jìn)行性能測(cè)試和監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決性能瓶頸問(wèn)題。只有這樣，我們才能在充分利用 LEFT JOIN 強(qiáng)大功能的同時(shí)，確保數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，為業(yè)務(wù)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。希望本文所介紹的優(yōu)化策略能夠幫助讀者在處理 MySQL LEFT JOIN 相關(guān)問(wèn)題時(shí)更加得心應(yīng)手，提升數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的整體性能和質(zhì)量。