SQL Server执行计划的步骤对应于查询优化器执行给定SQL查询的部分和优化策略

在SQL Server中，执行计划 是 SQL Server 用于执行查询的详细路线图。查询的每个部分对应于执行计划中反映的不同操作。了解这些操作有助于优化查询。
要优化查询，目标是尽早减少执行计划中处理的行数，并确保 SQL Server 可以有效地利用可用索引和联接策略。
以下是执行计划中关键步骤的细分以及每个步骤的常见优化策略：

1.FROM 子句

• 对应的执行计划步骤：

  • 扫描操作（Table Scan、Index Scan 等）
  • SQL Server 必须找到需要处理的数据。如果没有可以提供帮助的索引，它可能会执行 Table Scan，或者如果可以从索引中检索数据，它可能会使用 Index Scan。

• 优化策略：

  • 索引： 确保为 WHERE、JOIN 和 ORDER BY 子句中使用的列创建适当的索引。
  • 覆盖索引： 使用覆盖索引（包含查询所需的所有列的索引）来避免键查找。
  • 分区： 如果您正在处理大型数据集，请考虑对大型表进行分区。
  • 避免全表扫描：使用选择性索引来避免全表扫描，尤其是在查询大型表时。

2.WHERE 子句

• 对应的执行计划步骤：

  • 查找操作： 如果使用索引可以满足条件，SQL Server 可能会执行 索引查找。如果没有可用的索引，它可能会执行 Table Scan 或 Clustered Index Scan。
  • Filter 运算符： 在从表或索引中筛选数据时使用，尤其是在扫描或查找之后进行筛选时。

• 优化策略：

  • 索引列： 确保筛选条件中使用的列已编制索引。
  • SARGability （搜索参数能力）: 确保 WHERE 子句的编写方式可以利用索引。例如，避免对 WHERE 子句中的列执行函数或操作（例如，‘WHERE YEAR（date_column） = 2020’），因为它们会阻止索引使用。
  • 避免使用复杂过滤器： 重写复杂过滤器或将其分解为更简单的过滤器可以提高性能。

3.JOIN 子句

• 对应的执行计划步骤：

  • 嵌套循环连接： 一种简单高效的连接类型，适用于较小的结果集或连接键上有可用的索引。
  • 哈希联接： 在没有合适的索引或 SQL Server 决定为联接构建哈希表更有效时使用。
  • 合并联接： 通常在数据已经排序时使用，并且 SQL Server 可以有效地合并两个表的结果。

• 优化策略：

  • Join Columns 索引： 确保用于连接的列上存在索引，这样可以提高性能，尤其是对于 嵌套循环连接。
  • 考虑联接类型： 有时，手动强制使用特定的联接类型（使用像 ‘OPTION （HASH JOIN）’ 这样的查询提示）可以带来更好的性能。
  • 减少联接中的数据： 在执行联接之前，尽早使用筛选器（例如在子查询或 CTE 中）以减小数据集的大小。

4.GROUP BY 子句

• 对应的执行计划步骤：

  • 聚合算子： 该算子用于对数据进行分组和计算聚合函数（如 COUNT、SUM、AVG）。
  • SQL Server 可能使用 Sort 或 Hash Match 运算符对数据进行分组。

• 优化策略：

  • 索引聚合： 创建可优化分组和聚合过程的索引，尤其是对于频繁查询的分组列。
  • 避免不必要的分组： 仅对您需要的数据进行分组。如果不需要按所有列分组，请减少列数。
  • 使用高效聚合： 对于大型数据集，请确保使用索引执行聚合，或将其分解为较小的块。

5.ORDER BY 子句

• 对应的执行计划步骤：**

  • 排序运算符： 如果 SQL Server 无法使用现有索引来满足 ORDER BY 子句，它将使用 Sort 操作，这对于大型结果集来说可能很昂贵。

• 优化策略：

  • ORDER BY 列的索引： 如果您的查询经常需要按特定列排序，请考虑创建包含这些列的索引。
  • 限制结果： 避免不必要地对大型数据集进行排序。如果使用分页，请考虑在排序之前添加 ‘TOP’ 子句来限制结果集。
  • 考虑批处理： 对于非常大的结果集，您可以分批处理数据。

6.SELECT 子句

• 对应的执行计划步骤：

  • Projection Operator： SELECT 语句确定查询投影或返回哪些列。这在执行计划中通过 Projection 操作反映出来。

• 优化策略：

  • 限制 SELECT 中的列： 只选择您需要的列，以避免不必要的 I/O。除非绝对必要，否则避免使用 ‘SELECT *’。
  • 消除冗余列： 确保您没有多次选择同一列或选择不必要的列。

7.HAVING 子句

• 对应的执行计划步骤：

  • 过滤器运算符： 聚合数据（来自 GROUP BY 子句）后，应用 HAVING 子句以进一步过滤结果。这由执行计划中的 Filter 运算符反映。

• 优化策略：

  • 使用 WHERE 而不是 HAVING： 如果可能，请在聚合之前在 WHERE 子句中应用条件，因为它会更高效（过滤器在执行过程的早期发生）。
  • 避免复杂条件： 简化复杂条件以提高性能。

8.子查询和派生表

• 对应的执行计划步骤：

  • 计算标量： SQL Server 可能会创建一个 计算标量 操作来计算标量表达式（例如子查询）。
  • 嵌套循环或哈希匹配： SQL Server 可以具体化子查询，并使用不同的联接算法将它们与外部查询联接。

• 优化策略：

  • 避免子查询： 尽可能将子查询替换为 JOIN 或 CTEs（公用表表达式），以提高可读性和性能。
  • 使用 EXISTS 而不是 IN： 对于检查是否存在的子查询，“EXISTS”往往比“IN”更有效，尤其是对于大型数据集。

9.临时表 / 表变量

• 对应的执行计划步骤：

  • 插入/表扫描： 如果您使用临时表或表变量，SQL Server 将需要在查询执行期间扫描数据或将数据插入其中。

• 优化策略：

  • 小型数据集的表变量： 在处理适合内存的较小数据集时，请使用表变量。
  • 适用于较大数据集的临时表： 如果数据较大，请使用临时表，并确保对它们进行适当的索引。
  • 避免过度使用临时表： 仅在必要时依赖临时表，因为它们会因磁盘 I/O 和表创建而带来开销。

10.排序和 DISTINCT

• 对应的执行计划步骤：

  • **排序或哈希匹配：**如果涉及排序或重复数据删除（通过“DISTINCT”），SQL Server 可能会使用 Sort 运算符或 Hash Match 操作来执行这些操作。

• 优化策略：

  • 限制结果： 除非必要，否则请避免在大型结果集中使用 ‘DISTINCT’。尝试在查询中更早地筛选数据。
  • 优化排序： 为用于排序的列编制索引，并确保结果集在应用排序之前尽可能小。

一般优化提示：

• 统计信息： 确保统计信息是最新的，因为 SQL Server 依赖统计信息来生成最佳执行计划。
• 查询提示：有时，SQL Server 的查询优化器可能会选择次优计划。‘OPTION （FORCESEEK）’ 或 ‘OPTION （LOOP JOIN）’ 等查询提示可用于影响优化器的选择。
• 并行度： 如果查询足够复杂，SQL Server 可能会使用并行处理。您可以使用 ‘MAXDOP’ 提示来监控并行执行，以限制或强制并行性。