CN116204550A - 数据库查询语句的优化方法、存储介质与设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据库查询语句的优化方法、存储介质与设备。其中上述方法包括：获取数据库查询语句的查询树；判断查询树中是否包含相关标量子查询；若是，则将相关标量子查询转换为等价的外连接查询。通过此方法，将数据库查询语句中相关标量子查询转换为等价的外连接查询，使得数据库优化器可以有更多的访问路径、连接方式、连接顺序的选择，最终提升性能。

Description

数据库查询语句的优化方法、存储介质与设备

技术领域

本发明涉及数据库技术，特别是涉及一种数据库查询语句的优化方法、存储介质与设备。

背景技术

在现有技术中，对于标量子查询的定义为子查询返回的是单一值的标量。一种数据库查询语句的具体示例如：

select stu.id,(select te.name from te where te.id＝stu.tid)from stu；

其中，select te.name from te where te.id＝stu.tid为标量子查询，但在此数据库查询语句的执行过程中，每读取一条stu表中的数据时，标量子查询便会执行一次，即标量子查询的执行次数取决于目标表中数据的数量，导致数据库执行效率低下。

发明内容

本发明的一个目的是提升数据库查询语句的执行效率。

本发明一个进一步的目的是消除数据库查询语句中的相关标量子查询。

本发明一个进一步的目的是将符合优化条件的数据库查询语句中的相关标量子查询转换为外连接。

特别地，本发明提供了一种数据库查询语句的优化方法，其包括：

获取数据库查询语句的查询树；

判断查询树中是否包含相关标量子查询；

若是，则将相关标量子查询转换为等价的外连接查询。

可选地，将相关标量子查询转换为等价的外连接查询的步骤包括：

将相关标量子查询的SELECT列表中的目标列添加到父查询语句的目标列中。

可选地，将所述相关标量子查询的SELECT列表中的目标列添加到父查询语句的目标列中的步骤之后包括：

将相关标量子查询移到父查询语句的From关键词之后。

可选地，将相关标量子查询移到父查询语句的From关键词之后的步骤之后包括：

判断相关标量子查询目标列中是否含有聚合操作。

可选地，判断相关标量子查询目标列中是否含有聚合操作的步骤之后包括：

若相关标量子查询目标列中含有聚合操作，则引入Group By操作。

可选地，引入Group By操作的步骤之后包括：

移除相关标量子查询；

引入外连接，并添加连接谓词。

可选地，判断相关标量子查询目标列中是否含有聚合操作的步骤之后包括：

若相关标量子查询目标列中不含有聚合操作，则移除相关标量子查询。

可选地，移除相关标量子查询的步骤之后包括：

引入外连接，并添加连接谓词。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种机器可读存储介质，其上存储有机器可执行程序，机器可执行程序被处理器执行时实现上述任一种的数据库查询语句的优化方法。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的机器可执行程序，并且处理器执行机器可执行程序时实现上述任一种的数据库查询语句的优化方法。

本发明的数据库查询语句的优化方法，获取数据库查询语句的查询树；判断查询树中是否包含相关标量子查询；若是，则将标量子查询转换为等价的外连接查询。通过此方法能够在不影响数据库查询语句的结果的前提下，将相关标量子查询转换为等价的外连接查询，从而使数据库执行数据库查询语句时有更多的访问路径、连接方式、连接顺序的选择，提升数据库查询语句的执行效率。

进一步地，本发明的数据库查询语句的优化方法，在对数据库查询语句进行优化时，首先将数据库查询语句中相关标量子查询的SELECT列表中的目标列添加到父查询的目标列中；随后将该相关标量子查询移到父查询语句的From关键词之后；接着判断相关标量子查询目标列中是否含有聚合操作，若含有聚合操作，则引入Group By操作；在相关标量子查询目标列中不含有聚合操作或引入Group By操作之后，移除原来的相关标量子查询，引入外连接，并添加连接谓词。通过此方法，将数据库查询语句中相关标量子查询转换为等价的外连接查询，使得数据库优化器可以有更多的访问路径、连接方式、连接顺序的选择，最终提升性能。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的数据库查询语句的优化方法的流程示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的数据库查询语句的优化方法的流程示意图；

图3是根据本发明一个实施例的数据库查询语句的优化方法中机器可读存储介质的示意图；以及

图4是根据本发明一个实施例的数据库查询语句的优化方法中计算机设备的示意图。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，该一部分实施例旨在用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。基于本发明提供的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本发明的保护范围之内。

在现有技术中，对于标量子查询的定义为子查询返回的是单一值的标量。一种数据库查询语句的具体示例如：

select stu.id,(select te.name from te where te.id＝stu.tid)from stu；

其中，select te.name from te where te.id＝stu.tid为标量子查询，但在此数据库查询语句的执行过程中，每读取一条stu表中的数据时，标量子查询便会执行一次，即标量子查询的执行次数取决于目标表中数据的数量，导致数据库执行效率低下。

为了解决上述问题，本方案通过将相关标量子查询转换为等价的外连接查询，使得数据库优化器可以有更多的访问路径、连接方式、连接顺序的选择，最终提升性能。

图1是根据本发明一个实施例的数据库查询语句的优化方法的流程示意图。该流程可以包括：

步骤S101，获取数据库查询语句的查询树。所谓查询树是数据库在接收到数据库查询语句时，分析该数据库查询语句从而生成的执行计划树。

步骤S102，判断查询树中是否包含相关标量子查询。其中，所谓相关标量子查询是指该数据库查询语句内部存在标量子查询，且该标量子查询的约束条件与该标量子查询外层的结果相关，一种可选的示例如：

Select stu.id,(select max(te.val)from te where te.id＝stu.tid)fromstu；

在该语句中select max(te.val)from te where te.id＝stu.tid为标量子查询，同时该语句中的约束条件为te.id＝stu.tid，其中stu为该语句外层的结果集，此种类型的标量子查询即为相关标量子查询。

步骤S103，在步骤S102判断结果为是的情况下，将相关标量子查询转换为等价的外连接查询。本步骤包括：首先将数据库查询语句中相关标量子查询的SELECT列表中的目标列添加到父查询语句的目标列中；随后将该相关标量子查询移到父查询语句的From关键词之后；接着判断相关标量子查询目标列中是否含有聚合操作，若含有聚合操作，则引入Group By操作；在相关标量子查询目标列中不含有聚合操作或引入Group By操作之后，移除原来的相关标量子查询，引入外连接，并添加连接谓词。

通过此方法，将数据库查询语句中相关标量子查询转换为等价的外连接查询，使得数据库优化器可以有更多的访问路径、连接方式、连接顺序的选择，最终提升性能。

图2是根据本发明另一个实施例的数据库查询语句的优化方法的流程示意图。该流程可以包括：

步骤S201，判断查询树中是否包含相关标量子查询。其中，所谓相关标量子查询是指该数据库查询语句内部存在标量子查询，且该标量子查询的约束条件与该标量子查询外层的结果相关。

步骤S202，在步骤S201判断结果为是的情况下，将相关标量子查询的SELECT列表中的目标列添加到父查询语句的目标列中。

步骤S203，将相关标量子查询移到父查询语句的From关键词后面。

步骤S204，判断相关标量子查询目标列中是否含有聚合操作。所谓聚合操作就是聚合操作指的是在数据查找基础上对数据的进一步整理筛选行为，例如取最大值或取最小值等等都是对于结果集的进一步筛选，属于聚合操作。

步骤S205，在步骤S204判断结果为是的情况下，引入Group By操作。若步骤S204判断结果为是，表示该相关标量子查询存在聚合操作，则按照聚合操作所操作的字段名进行Group By分组操作。

步骤S206，在步骤S204判断结果为否或者步骤S205执行完毕的情况下，移除原来的相关标量子查询。

步骤S207，引入外连接，并添加连接谓词。本步骤是指，原先相关标量子查询中的约束条件使用了外层的查询结果集，此时，将相关标量子查询提取至From关键词之后，通过外连接将改写后的相关标量子查询的结果集与原先相关标量子查询外层的结果集进行外连接，引入连接谓词对结果集进行约束，最终改写完成。

为了更好的说明本流程，特提供一种示例来说明：

给定一个查询X，其SELECT子句中包含了相关标量子查询Y，Y的SELECT子句只包含一列，表示为Y.col，Y中的相关条件表示为Y.x1＝X.y1&&Y.x2＝X.y2...；

将Y的SELECT列表中的目标列(即Y.col)添加到父查询语句的目标列中；

将Y加入到X的FROM子句中，如果Y.col含有聚集函数，还需要引入GROUP BY操作；

移除原有的标量子查询；

在X中引入新的外连接谓词：X.y1 left outer join Y.x1&&X.y2 left outerjoin Y.x2...；

查询树完成转换。

通过本方法可以在不影响数据库查询语句的最终结果的前提下，消除相关标量子查询，转而通过外连接实现同样的结果，从而数据库优化器会有更多的访问路径、连接方式、连接顺序的选择，最终提升了性能。

为了更加清楚地说明本方法，特提供一种具体示例来说明：

例如以下数据库查询语句：

Select stu.id,(select max(te.val)from te where te.id＝stu.tid)fromstu；

在本例子中，标量子查询为(select max(te.val)from te where te.id＝stu.tid)，因为该标量子查询的约束条件中使用了stu，stu为标量子查询外层的结果集，所以该标量子查询属于相关标量子查询，可以执行转换操作。

在未应用本方法之前，此数据库查询语句每从stu中读取一行，最内层的相关标量子查询也要执行一次。

在应用本方法之后，语句被修改为：

Select stu.id,sub.max_val from stu left join(select max(te.val)max_val,id from te group by id)sub on stu.tid＝sub.id；

其中sub.max_val为原先相关标量子查询语句中的SELECT列表中的目标列max(te.val)(对应于步骤S202，将相关标量子查询的SELECT列表中的目标列添加到父查询的目标列中)；

原先相关标量子查询语句中(select max(te.val)from te where te.id＝stu.tid)在移动至From关键词之后变为(select max(te.val)max_val,id from te groupby id)(对应于步骤S203，将相关标量子查询移到父查询语句的From关键词后面)；同时，由于其中含有聚合函数，所以需要引入Group By操作(对应于步骤S204，引入Group By操作)；

随后引入外连接left join，并添加连接谓词stu.tid＝sub.id(对应于步骤S207，引入外连接，并添加连接谓词)。

此时语句便不存在标量子查询，而是转换成了外连接，数据库在执行此种外连接查询语句时，优化器可以有更多的访问路径、连接方式、连接顺序的选择，最终提升了数据库的性能。

在实际数据库在应用本方案之后，一次数据库测试中，两个1万条数据的数据表，在应用本方案前的执行时间为：10386.984ms，在应用本方案之后，时间缩短为：11.140ms，性能得到很大的提升。

本实施还提供了一种机器可读存储介质和计算机设备。图3是根据本发明一个实施例的机器可读存储介质301的示意图，图4是根据本发明一个实施例的计算机设备403的示意图。

机器可读存储介质301其上存储有机器可执行程序302，机器可执行程序302被处理器执行时实现上述任一实施例的数据库查询语句的优化方法。

计算机设备403可以包括存储器401、处理器402及存储在存储器401上并在处理器402上运行的机器可执行程序302，并且处理器402执行机器可执行程序302时实现上述任一实施例的数据库查询语句的优化方法。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，引入Group By操作，可以具体实现在任何机器可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

就本实施例的描述而言，机器可读存储介质301可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。机器可读存储介质301的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，机器可读存储介质301甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。

计算机设备403可以是例如服务器、台式计算机、笔记本式计算机、平板计算机或智能手机。在一些示例中，计算机设备403可以是云计算节点。计算机设备403可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型的例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等。计算机设备403可以在通过通信网络链接的远程处理设备执行任务的分布式云计算环境中实施。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。

计算机设备403可以包括适于执行存储的指令的处理器402、在操作期间为所述指令的操作提供临时存储空间的存储器401。处理器402可以是单核处理器、多核处理器、计算集群或任何数量的其他配置。存储器401可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器、闪存或任何其他合适的存储系统。

处理器402可以通过系统互连(例如PCI、PCI-Express等)连接到适于将计算机设备403连接到一个或多个I/O设备(输入/输出设备)的I/O接口(输入/输出接口)。I/O设备可以包括例如键盘和指示设备，其中指示设备可以包括触摸板或触摸屏等等。I/O设备可以是计算机设备403的内置组件，或者可以是外部连接到计算设备的设备。

处理器402也可以通过系统互连链接到适于将计算机设备403连接到显示设备的显示接口。显示设备可以包括作为计算机设备403的内置组件的显示屏。显示设备还可以包括外部连接到计算机设备403的计算机监视器、电视机或投影仪等。此外，网络接口控制器(network interface controller，NIC)可以适于通过系统互连将计算机设备403连接到网络。在一些实施例中，NIC可以使用任何合适的接口或协议(诸如因特网小型计算机系统接口等)来传输数据。网络可以是蜂窝网络、无线电网络、广域网(WAN))、局域网(LAN)或因特网等等。远程设备可以通过网络连接到计算设备。

本实施例提供的流程图并不旨在指示方法的操作将以任何特定的顺序执行，或者方法的所有操作都包括在所有的每种情况下。此外，方法可以包括附加操作。在本实施例方法提供的技术思路的范围内，可以对上述方法进行附加的变化。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种数据库查询语句的优化方法，包括：

获取所述数据库查询语句的查询树；

判断所述查询树中是否包含相关标量子查询；

若是，则将所述相关标量子查询转换为等价的外连接查询。

2.根据权利要求1所述的数据库查询语句的优化方法，其中，

所述将所述相关标量子查询转换为等价的外连接查询的步骤包括：

将所述相关标量子查询的SELECT列表中的目标列添加到父查询语句的目标列中。

3.根据权利要求2所述的数据库查询语句的优化方法，其中，

所述将所述相关标量子查询的SELECT列表中的目标列添加到父查询语句的目标列中的步骤之后包括：

将所述相关标量子查询移到所述父查询语句的From关键词之后。

4.根据权利要求3所述的数据库查询语句的优化方法，其中，

所述将所述相关标量子查询移到所述父查询语句的From关键词之后的步骤之后包括：

判断所述相关标量子查询目标列中是否含有聚合操作。

5.根据权利要求4所述的数据库查询语句的优化方法，其中，

所述判断所述相关标量子查询目标列中是否含有聚合操作的步骤之后包括：

若所述相关标量子查询目标列中含有所述聚合操作，则引入Group By操作。

6.根据权利要求5所述的数据库查询语句的优化方法，其中，

所述引入Group By操作的步骤之后包括：

移除所述相关标量子查询；

引入外连接，并添加连接谓词。

7.根据权利要求4所述的数据库查询语句的优化方法，其中，

所述判断所述相关标量子查询目标列中是否含有聚合操作的步骤之后包括：

若所述相关标量子查询目标列中不含有所述聚合操作，则移除所述相关标量子查询。

8.根据权利要求7所述的数据库查询语句的优化方法，其中，

所述移除所述相关标量子查询的步骤之后包括：

引入外连接，并添加连接谓词。

9.一种机器可读存储介质，其上存储有机器可执行程序，所述机器可执行程序被处理器执行时实现根据权利要求1至8任一项所述的数据库查询语句的优化方法。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的机器可执行程序，并且所述处理器执行所述机器可执行程序时实现根据权利要求1至8任一项所述的数据库查询语句的优化方法。

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