如何优化关系数据库查询

在一个关系数据库中提高和优化查询方法。

很多人都将数据库看成神奇的圣人，即能够解决人们提出的各种问题。任何关系数据库都有一套解决查询的规则，而各种关系数据库查询的过程稍有所区别，但是基本的操作思想和过程是一致的。本文将为你介绍查询分析器解决查询的方法和过程。

查询优化的目标

在查看分析器查询的步骤之前，理解查询优化目标相当重要。显然，查询操作的其中一个目标是尽可能地减少使用资源。从数据库的角度看，这就意味着尽可能地减少I/O操作的次数。

在对I/O操作的判断上，查询分析器经常做出错误的结果。而I/O操作次数必须满足磁盘的读取容量。这样从磁盘I/O读取的角度看，必须做出合理的选择条件。

索引

基于表格的索引是关系数据库用于解决查询的重要技术，也是数据库同时预先将数据分类导入到多表格的方式。通过索引中的字段和实际数据存放的指针可以完成以上的过程。

除了集簇索引（Clustered Index），每一索引的使用都以磁盘容量作为代价。集簇索引是真正意义上与磁盘读取和磁盘容量代价无关的方法，因为集簇索引是真正按照顺序将数据存储到表格。

当使用一个索引，数据库引擎必须执行两个数据读取，这两个数据读取是数据库记录所必需的。第一个数据被读取到实际数据指针的索引。第二个数据被读入到指针指定的位置。此时必须通过数据库服务器来查询，所以考虑系统资源消耗是有必要的。这也是查询分析器不使用索引的主要原因。在后面的部分中，即Covering Indices，你将学会不使用这两种读取的方法——然而，在很多时候使用索引即意味着每一记录可以完成两次读取。

统计页

统计页（Statistics page）是SQL Server用于决定是否使用索引时必需的信息。每一索引都有一个信息表，以将表格所有数据的索引关键值分布告诉查询优化器。统计页可用于大致估计从一个查询返回的行数。

查询分析器必须知道返回的行数，由此确定是否值得使用索引方式。如果查询优化器从索引统计页中得知将返回几行，它就会选择使用索引；如果从统计页中得知将返回大数量的行数，索引查询优化器将有可能使用一个表扫描来解决查询。

字段顺序

当使用到索引时，字段顺序(Field order)代表众多字段的顺序。当判断是否使用索引时，服务器必须从第一字段到最后字段扫描。任何与查询无关的字段都将该索引清除掉。

当进行索引安排时，你应该将最经常使用到的查询排列在索引最顶端，不属于查询范围的字段可以使查询优化器忽略整个索引。 

使用WHERE语句

WHERE语句是确定索引的选择语句的重要组成部分。WHERE语句过滤了显示记录的数量，也是查询优化器查找索引值的最容易的方法。WHERE语句的使用方法有很多种，以下为通常使用到的几种形式：

匹配(相等)

WHERE语句最为常用的例子就是一个记录或多个记录的匹配。当你指定一个特定字段等于一个值时，查询优化器将获知它要查询的索引入口，并识别满足查询条件的记录。这就大大地过滤读取记录的数量，从而减少查询所需要的时间。并且，查询分析器将可找到包含与匹配操作有关的字段索引的位置。

大于或小于

虽然匹配和相等是最为普通的选择方式，而WHERE语句中的查询范围要求也是经常见到的。在这种情况下，查询分析器获知大于或者小于指定值的索引范围。通常，查询分析器可从多个独立语句中确定被读取的索引百分含量，并决定是否值得使用索引技术。

函数

在WHERE语句中使用函数可以限制索引查询的范围。查询分析器的查询结果难于确定，尤其在执行非常量字段的时候。所以，使用WHERE语句的函数将尽可能减少查询次数。

使用ORDER BY语句

一旦查询分析器以WHERE语句来判断，它将以ORDER BY语句而开始查询。如果查询优化器找到正确顺序行的相应索引，并且这一索引与WHERE条件相符合，优化器将会直接使用到索引技术。

为了方便使用索引，ORDER BY语句不应该包含不必要的字段。查询分析器不能识别一个字段的表面意思，而ORDER BY语句可实现按照字段来排序。由此，如果你的ORDER BY语句中包括字段，优化器将会找到包含所有这些字段的索引。在ORDER BY语句中列出每一字段将有效地阻止查询优化器使用索引。

详细索引（Covering indices）

以上我提到查询分析器使用索引也会带来负面，所以有时候我们将不使用索引技术，特别是对于已经确定顺序的索引。

比如，如果你从一个用户记录中选择User ID,First Name,LastName以及EmailAddress，你可获得包含所有这些字段的一个索引，然后查询分析器可以直接使用索引并读取数据表。

此时，使用一个双向对照表(cross reference table)将特别有用。你可以在一个方向上使用一个集簇索引，然后在相反方向建立一个带有字段的索引。这样SQL服务器的第一个方向上可以使用物理表查询，而在相反方向上使用到索引技术。

由于长关键字的原因，详细索引需要额外的空间和更多的时间。然而，如果你有一个参考表，详细索引能够有助于查询分析器更好地工作。

帮助查询优化器

当你提交一个查询之后，查询分析器的执行都必须通过很多环节。这些环节将有助于快速地获得结果。然而，通过在查询中指定你所需要的内容和建立正确的索引，即帮助查询优化器的操作，以上过程才能顺利完成。

责任编辑：张琎

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