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  • 循环嵌套连接
    2021-05-02 00:55:35

    表连接三剑客(嵌套循环连接,哈希连接,排序合并连接)

    1.表连接的定义:

    例子1:有一个特别的舞会,男孩子集中在一个房间,女孩子集中在另外一个房间,舞池设置在两个房间中间.

    开始跳舞时,从男孩子中选出一个à然后进入女孩子所在房间à选择出高度合适的女孩!这种方式成为àNESTED LOOPS JOIN(嵌套循环连接)

    例子2:男孩子在房间里面先按身高进行排序à女孩子也在房间按照身高进行排序à男女双方按照排列好的顺序依次出来到舞池中间跳舞

    这种方式称为àHASH连接(由PGA中的HASH_AREA_SIZE参数来控制)或者MERGE SORT JOIN(排序合并连接)(由PGA中的SORT_AREA_SIZE参数控制)

    2.表连接的特点

    (1)嵌套循环连接:驱动表返回多少条记录,被驱动表就反问多少次!

    其中例子:

    Select/*+ leading(t1) use_nl(t2)*/ from t1,t2 where t1.id = t2.id;

    Use_nl表示强制使用嵌套循环连接的方式,leading(t1)表示强制先访问t1表,也就是t1表作为驱动表。

    不会产生排序操作。支持所有的连接条件,没有任何限制。

    嵌套循环连接适用场景:

    A.两表关联返回的记录不多,最佳情况是驱动表结果集仅返回1条或者少量几条记录,而被驱动表仅匹配到1条或少量几条记录,这种情况即便T1表和T2表的记录奇大无比,也是非常迅速 ?????(不明白,不应该是遍历两个表吗??怎么会很快??)

    B.遇到一些不等值查询导致哈希连接和排序合并连接被限制使用。

    优化思路:

    驱动表的限制条件所在列有索引,被驱动表的连接条件的列有索引。

    例如:select * from t1,t2 where t1.id = t2.t1_id and t1.n = 19;

    此时如果t1表在n字段(限制条件)有索引,t2表在t1_id字段(连接条件)有索引的话,会高效。

    解释:驱动表的限制条件建了索引,会快速的返回1条或几条记录,然后再根据连接条件传递给被驱动表,而被驱动表此时在该字段建有索引就会快速的返回记录。

    (2)HASH连接:在HASH连接中,驱动表和被驱动表都只会访问0次或者1次。

    Select /*+ leading(t1) use_hash(t2)*/* from t1,t2 where t1.id=t2.id;

    哈希连接并不排序,但是需要消耗内存用于建立HASH表。在获取字段中根据业务需求尽量少获取字段。

    哈希连接不支持不等值连接<>,不支持>和不支持

    A.在限制条件列如有适当的索引可以提升性能

    B.增大HASH_AREA_SIZE,一般在内存自动管理中,增大PGA的大小即可。

    (3)排序合并连接:和HASH连接一样,只访问0次或者1次。但是没有驱动和被驱动表的概念。

    Select /*+ ordered use_merge(t2)*/* from t1,t2 where t1.id= t2.id;

    排序合并连接需要排序,会消耗内存。在获取字段中根据业务需求尽量少获取字段。

    排序合并连接不支持<>,like的连接条件。

    嵌套循环连接和哈希连接有驱动顺序,驱动表的顺序不同将影响表连接的性能而排序合并连接没有驱动的概念无论哪张表在前都无妨。

    在连接条件列建立索引,以消除一张表的排序,提升效率。(但是2张表同时建立索引也只会消除一个表的排序)

    转载自:http://blog.itpub.net/25269462/viewspace-764243/

    总结

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    本图文内容来源于网友网络收集整理提供,作为学习参考使用,版权属于原作者。

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    本文翻译自Coding-Geek文章:《 How does a relational database work》。原文链接:http://coding-geek.com/how-databases-work/#Buffer-Replacement_strategies

    本文翻译了如下章节, 介绍数据库查询优化器的循环嵌套连接的实现原理:

    这里写图片描述

    连接操作-Join operators

    通过上一章的学习,我们已知如何获取数据,现在我们来做数据的连接。

    下面我将介绍3中常用的数据库表连接操作:归并连接、哈希连接和循环嵌套连接

    在此之前我需要介绍两个新名词内连接对象(inner relation)和外连接对象(outer relation)。连接的对象可以是:
    1. 一张表
    2. 一个索引
    3. 前一次操作产生的中间结果(例如:前一个连接产生的结果)。

    当你连接两个对象时,不同的算法管理这两个连接对象的方式有很大差异。后面的章节,我们假设:
    1. 外连接对象是参与连接的左数据集(译者注:表、视图等)。
    2. 内连接对象是右数据集。

    例如:A连接B,A是左数据集,B是右数据集。大多数情况,A连接B与B连接A的代价是一样的。

    在这一章节,我假定A集合中有N个元素,B集合有M个元素。数据库在数据统计阶段已经计算出了A和B包含的数据条数。Notes:N和M是连接操作的基数。

    循环嵌套连接-Nested loop join

    循环嵌套连接是最简单的一种连接操作(译者注:笛卡尔积)。

    这里写图片描述

    其基本思想是:
    1. 循环遍历外连接对象的每一条记录。
    2. 查找内连接对象的所有记录,看是否存在匹配的记录(做连接操作)。

    它的伪码是这样的:

    nested_loop_join(array outer, array inner)
      for each row a in outer
        for each row b in inner
          if (match_join_condition(a,b))
            write_result_in_output(a,b)
          end if
        end for
       end for

    因为它是两层for循环,时间复杂度是O(N*M)。

    考虑磁盘I/O的开销, 对外连接对象的N条记录的每一条,内层循环都需要读取内连接对象的M条记录。这个算法总共需要从磁盘读取N+N*M条记录。但是,如果内连接对象的数据量很小,可以把它的数据一次性读到内存,这样就仅需要读取M+N条记录。

    基于这种方式,内连接对象必须是最小的一个数据集合,这样它就有更大可能性一次加载到内存中。

    考虑时间开销,哪个做内连接对象都没有差异;但考虑磁盘I/O的话,两个连接对象最好都只读取一次。当然,内连接对象可以用索引代替,这样可以从磁盘读取更少的数据(性能自然更好)。

    这个算法非常简单,这里提供算法的另外一种实现方式;它在内连接对象集太大而不能全部加载到内存的情况下,尽可能的减少磁盘I/O开销。其基本思路是这样的:
    1. 不使用从两个连接集合中逐条读取数据的方式。
    2. 你可以从两个对象集中批量读取两捆数据到内存(译者注:比如说一次读取一万条)。
    3. 比较两捆数据中数据,并保存匹配的数据结果。
    4. 然后加载新的两捆数据到内存做比较。
    5. 继续做这样的操作直到所有的数据比较完。

    下面是算法伪码:

    // improved version to reduce the disk I/O.
    nested_loop_join_v2(file outer, file inner)
      for each bunch ba in outer
      // ba is now in memory
        for each bunch bb in inner
            // bb is now in memory
            for each row a in ba
              for each row b in bb
                if (match_join_condition(a,b))
                  write_result_in_output(a,b)
                end if
              end for
           end for
        end for
       end for
    

    这种算法实现,时间复杂度不会变,但是磁盘I/O降下来了。
    1. 前一种算法种需要访问N+N*M次磁盘,因为每读取一条记录就要访问一次磁盘。
    2. 后一种算法,磁盘的访问次数变成了number_of_bunches_for(outer)+ number_of_ bunches_for(outer)* number_of_ bunches_for(inner)。
    3. 如果你增加每捆数据的条数(译者注:增加每一次读取的数据条数),访问磁盘的次数还会降低(译者注:视内存大小而定。超过一定阈值后性能反而降低,实际开发经验是一次拿2000条数据)。

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  • ORACLE数据库有常见的三种连接表的方法:嵌套循环连接、合并连接、哈希连接。本文档通过实验的方法总结这三种连接的应用和影响性能的因素;二、嵌套循环连接的预备知识:本文档主要介绍嵌套循环连接,因此先了解嵌套...

    一、前言:对于一名有志于成为SQL调优的开发人员或SQL的DBA,就很有必要了解下ORACLE数据库在对两个表进行连接时的运行机制,因为再复杂的执行计划也是每次分解成两个表的连接去执行的。

    ORACLE数据库有常见的三种连接表的方法:嵌套循环连接、合并连接、哈希连接。

    本文档通过实验的方法总结这三种连接的应用和影响性能的因素;

    二、嵌套循环连接的预备知识:本文档主要介绍嵌套循环连接,因此先了解嵌套循环连接的一些基础知识,打好基础知识,才更容易学习。

    1、概念:嵌套循环连接处理的两个数据集被称为外部循环(也叫驱动表)和内部循环,当外部循环执行一次的时候,内部循环需要针对外部循环返回的每条记录执行一次;

    2、特性:在所有的数据返回之前,就可以返回结果的提一条数据;

    可以有效的利用索引来处理限制条件与连接条件;

    支持所有类型的连接;

    3、优化器会按照一定的规则来决定两张表谁是驱动表、谁是被驱动表。

    二、测试环境说明:数据库版本:11.2.0.3

    表A1  NUM_ROWS 3,658,250(百万级别),没有索引

    脚本:create table hr.A1 as select * from all_objects;

    (然后运行以下脚本几次,产生大量的数据  insert into hr.a1 select * from

    hr.a1)

    表B1NUM_ROWS

    100CREATE TABLE HR.B2(ID NUMBER)

    测试方法:

    通过HINT去改变ORACLE两表连接产生的执行计划,并对比几种执行计划的效率;(友情提示:执行计划的查看方法,请在本博客中查找)

    测试一:b1为内表,运行嵌套循环连接

    脚本:

    select*

    from a1,b1

    where a1.object_id=b1.id ;

    执行计划:

    a4c26d1e5885305701be709a3d33442f.png

    解读:

    外表A1运行一次后,执行一次B1的全表扫描,然后再根据条件进行过滤,外部表A1合计运行3658次的外部循环;

    计划时间:16:35:25

    测试二:a1为内表,运行嵌套循环连接

    脚本:

    select*

    from a1,b1

    where a1.object_id=b1.id ;

    执行计划:

    a4c26d1e5885305701be709a3d33442f.png

    解读:

    外表B1运行一次后,执行一次A1的全表扫描,然后再根据条件进行过滤,外部表B1合计运行100次的外部循环;

    计划时间:00:02:53

    结论一:在最简单的两表的嵌套循环连接过程中,行数较少的表应该为驱动表,会有更高的执行效率,但是这个行为是ORACLE本身来决定,而决定的这个动作主要由各表的统计信息,所以当对整个执行计划有疑问时,请检查统计信息是否正确;

    测试三:连接条件增加索引,在表A1的object_id列上面增加索引;

    脚本:

    select

    *

    from a1,b1

    where a1.object_id=b1.id ;

    a4c26d1e5885305701be709a3d33442f.png

    解读:当A1表增加索引后,外部表循环B1完成一次后,内表可以通过这个值去搜索索引,根据索引后的结果再到A1表获取数据,避免了全表扫描;

    结论二:在嵌套循环连接中,连接条件中可以用到索引,如果内表的选择性很强,那么在调优的过程中,可以增加连接条件为索引;

    展开全文
  • 嵌套循环连接(Nested Loops Join)

    千次阅读 2020-08-08 11:09:38
    嵌套循环连接(Nested Loops Join)是一种两个表在做表连接时依靠两层嵌套循环(分别为外层循环和内存循环)来得到连接结果集的表连接方法。即外层循环对应的驱动结果集有多少条记录,遍历被驱动表的内层循环就要做...

    嵌套循环连接(Nested Loops Join)是一种两个表在做表连接时依靠两层嵌套循环(分别为外层循环和内存循环)来得到连接结果集的表连接方法。即外层循环对应的驱动结果集有多少条记录,遍历被驱动表的内层循环就要做多少次,这就是所谓的“嵌套循环”的含义。

    对于嵌套循环连接的优缺点及适用场景如下:

    a,如果驱动表所对应的驱动结果集的记录数较少,同时在被驱动表的连接列上又存在唯一性索引(或者在被驱动表的连接列上存在选择性好的非唯一性索引),那么此时使用嵌套循环连接的执行效率就会非常高;但如果驱动表所对应的驱动结果集的记录数很多,即便在被驱动表的连接列上存在索引,此时使用嵌套循环连接的执行效率也不会很高。

    b,大表也可以作为嵌套循环连接的驱动表,关键是看目标SQL中指定的谓词条件(如果有的话)能否将驱动结果集的记录集数量大幅度的降下来。

    c,嵌套循环连接有其他连接方法所没有的一个优点:嵌套循环连接可以实现快速响应。因为排序合并连接需要等到排序完后做合并操作时才能开始返回数据,而哈希连接则也等到驱动结果集所对应的HASH TABLE全部构建完后才能开始返回数据。

     

    oracle表之间的连接之嵌套循环连接(Nested Loops Join),其特点如下:

    1,驱动表返回几天记录,被驱动表就被访问多少次。

    2,嵌套循环表连接的表有驱动顺序。

    3,嵌套循环表连接的表无需要排序。

    4,嵌套循环表连接的表没有任何限制场景,即任何SQL语句都可以用嵌套循环表连接的表都可以用嵌套循环连接进行操作数据库

    5,其SQL语句的优化原则是:驱动表的限制条件的字段上需要有索引,被驱动表的连接条件的字段上需要有索引。

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循环嵌套连接