join表连接的三种算法思想:Nested-Loop Join和Index Nested-Loop Join和Block Nested-Loop Join和BKA

一.Nested-Loop Join

在Mysql中,使用Nested-Loop Join的算法思想去优化join,Nested-Loop Join翻译成中文则是“嵌套循环连接”。

举个例子:
select * from t1 inner join t2 on t1.id=t2.tid
(1)t1称为外层表,也可称为驱动表。
(2)t2称为内层表,也可称为被驱动表。

在Mysql的实现中,Nested-Loop Join有3种实现的算法:

  • Simple Nested-Loop Join:SNLJ,简单嵌套循环连接
  • Index Nested-Loop Join:INLJ,索引嵌套循环连接
  • Block Nested-Loop Join:BNLJ,缓存块嵌套循环连接

在选择Join算法时,会有优先级,理论上会优先判断能否使用INLJ、BNLJ:
Index Nested-LoopJoin > Block Nested-Loop Join > Simple Nested-Loop Join

二.Simple Nested-Loop

  1. 简单嵌套循环连接实际上就是简单粗暴的嵌套循环,如果table1有1万条数据,table2有1万条数据,那么数据比较的次数=1万 * 1万 =1亿次,这种查询效率会非常慢。
  2. 所以Mysql继续优化,然后衍生出Index Nested-LoopJoin、Block Nested-Loop Join两种NLJ算法。在执行join查询时mysql会根据情况选择两种之一进行join查询。

三.Index Nested-LoopJoin(减少内层表数据的匹配次数)

  1. 索引嵌套循环连接是基于索引进行连接的算法,索引是基于内层表的,通过外层表匹配条件直接与内层表索引进行匹配,避免和内层表的每条记录进行比较, 从而利用索引的查询减少了对内层表的匹配次数,优势极大的提升了 join的性能:

原来的匹配次数 = 外层表行数 * 内层表行数
优化后的匹配次数= 外层表的行数 * 内层表索引的高度

  1. 使用场景:只有内层表join的列有索引时,才能用到Index Nested-LoopJoin进行连接。
  2. 由于用到索引,如果索引是辅助索引而且返回的数据还包括内层表的其他数据,则会回内层表查询数据,多了一些IO操作。

四.Block Nested-Loop Join(减少内层表数据的循环次数)

  1. 缓存块嵌套循环连接通过一次性缓存多条数据,把参与查询的列缓存到Join Buffer 里,然后拿join buffer里的数据批量与内层表的数据进行匹配,从而减少了内层循环的次数(遍历一次内层表就可以批量匹配一次Join Buffer里面的外层表数据)。
  2. 当不使用Index Nested-Loop Join的时候,默认使用Block Nested-Loop Join。
  3. 什么是Join Buffer?
    (1)Join Buffer会缓存所有参与查询的列而不是只有Join的列。
    (2)可以通过调整join_buffer_size缓存大小
    (3)join_buffer_size的默认值是256K,join_buffer_size的最大值在MySQL 5.1.22版本前是4G-1,而之后的版本才能在64位操作系统下申请大于4G的Join Buffer空间。
    (4)使用Block Nested-Loop Join算法需要开启优化器管理配置的optimizer_switch的设置block_nested_loop为on,默认为开启。

五.BKA

     Batched Key Access Join算法的工作步骤如下:

1) 将外部表中相关的列放入Join Buffer中。

2) 批量的将Key(索引键值)发送到Multi-Range Read(MRR)接口

3) Multi-Range Read(MRR)通过收到的Key,根据其对应的ROWID进行排序,然后再进行数据的读取操作。

 

4) 返回结果集给客户端。

六.如何优化Join速度

  1. 用小结果集驱动大结果集,减少外层循环的数据量:
    如果小结果集和大结果集连接的列都是索引列,mysql在内连接时也会选择用小结果集驱动大结果集,因为索引查询的成本是比较固定的,这时候外层的循环越少,join的速度便越快。
  2. 为匹配的条件增加索引:争取使用INLJ,减少内层表的循环次数
  3. 增大join buffer size的大小:当使用BNLJ时,一次缓存的数据越多,那么外层表循环的次数就越少
  4. 减少不必要的字段查询:
    (1)当用到BNLJ时,字段越少,join buffer 所缓存的数据就越多,外层表的循环次数就越少;
    (2)当用到INLJ时,如果可以不回表查询,即利用到覆盖索引,则可能可以提示速度。(未经验证,只是一个推论)

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