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OB小优系列文章 | 聚合类相关子查询提升(下)

引言
聚合类相关子查询(下面简称为 JA 子查询,Join Aggregation)使用的情景通常是:用户使用一个相关的子查询来计算一个统计值,然后利用该统计值来对主查询的结果进行过滤。在上一篇文章《OB小优系列文章 | 聚合类相关子查询提升(上)》中,我们介绍了JA改写来优化这类子查询,同时也指出了这种改写的场景是有局限性的。本文给出第二种形态的JA改写,它能够改写更多种类的JA子查询。

场景分析
S 君的影院在经过上一轮排片价格分析和调整后,效益有了一定的提升,同时他也对JA 改写有了非常深刻的认识。果然是知识改变命运。时间飞逝,转眼间便到了年底,S 君想了解一下过去这一年中,哪些影片为影院带来了更多的收入,因此,写了查询 Q1 找出所有在上映期间排片率不低于10%的电影,其中子查询计算了在一部电影上映期间,整个影院的总收入,其中,MOVIE 表记录所有电影的统计信息; PLAY 表记录所有排片信息。
Q1:
SELECT * FROM MOVIE M WHERE M.profit >= 0.1 *
(SELECT SUM(P.profit) FROM PLAY P
WHERE P.play_date BETWEEN M.start_date AND M.end_date);
有了上次的经历后,S 君知道这次的查询又是一条聚合类的相关子查询,他深知这类查询不做改写效率是很堪忧的,代价近似于 M 表行数与 P 表行数的乘积。好在他已经学了JA改写,因此并不担心。
然而,这次遇到的问题并不完全相同。他发现没有办法构造出一个 PLAY 表上的分组查询,用于计算每部电影上映期间影院的总收入。因为这个查询里面相关条件是一个非等值条件,它没有办法转换出一个分组条件。S 君并不气馁,经过一番冥思苦想,S 君探索出了JA改写第二式,找出了等价查询 Q2。
Q2:
SELECT M.* FROM MOVIE M, PLAY P
WHERE P.play_date BETWEEN M.start_date AND M.end_date
GROUP BY M.PK
HAVING M.profit >= 0.1 * SUM(P.profit);
改写理念
这种形式的JA子查询提升的核心理念是:先将 MOVIE 与 PLAY 连接,然后以 MOVIE的主键为分组列进行聚合,聚合后再执行过滤条件。这里选择 MOVIE 的主键作为分组列的原因是通过主键可以唯一确定 MOVIE 的每一行,保证了执行结果的正确性和唯一性。相比较而言,JA改写第一式是先做了分组查询,然后将分组结果与主查询表进行连接;而JA改写第二式是先按相关条件进行连接,然后分组计算所需的统计值。基于这种区别,S 君决定将第一式命名为“聚合优先的JA改写”,第二式命名为“连接优先的JA改写”。
在连接优先的JA改写中,我们将子查询提升到了与 MOVIE 相同的层次,从而打开了更多的优化空间,包括:

如果提升后的查询中只有非等值连接条件,那么该查询需要做NEST-LOOP JOIN,但是可以选择子查询中的表作为驱动表。
如果提升后的查询中存在等值连接条件,那么除了NEST-LOOP JOIN,还可以选择HASH JOIN或MERGE JOIN的连接方式。

实际上子查询除了出现在WHERE中还可以出现在SQL的其它位置,如SELECT中,那么出现在其它位置的子查询是否也能使用JA子查询提升改写呢,各位读者可以思考一下。
总结
本文主要介绍了JA改写第二式——连接优先的子查询提升。相对于第一式,它具有更加广泛的应用场景。它可以改写包含非等值相关条件的 JA 子查询。理论上,第一式可以改写的查询都可以被第二式改写。在发现了 JA 改写第二式之后,S 君更加困惑了。为什么在上个场景中给出的解决方案是 JA 改写第一式。在什么场景下使用聚合优先的改写,在什么场景下使用连接优先的改写?其实这并不复杂,优化器在选择改写方式时会分别计算两式 JA 改写的代价,并选择代价更低的 JA 改写。

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