【PostgreSQL】几个提高性能的小特性

一、LOCALE 与 “operator class”

在PostgreSQL里，LOCALE默认使用C的本地化规则。LOCALE是一种文化偏好的区域设置，包括字母表、排序、数字格式等。

LOCALE里有一个比较重要的规则LC_COLLATE，即排序方式(Collation)，它会对数据库行为有显著影响。

当数据库里运行一个like查询，DB上使用非C LOCALE，普通索引可能不支持like操作，普通索引创建时我们通常不会显式指定operator class，示例如下：

CREATE INDEX ON users (email);

那下面like查询的执行计划可以看到走全表扫描。

postgres=# EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE email LIKE 'lukas@%';
                                 QUERY PLAN                                 
-------------------------------------------------------------------------
 Seq Scan on users  (cost=10000000000.00..10000000001.26 rows=1 width=4463)
   Filter: ((email)::text ~~ 'lukas@%'::text)
(2 rows)

如果进行引导，明确使用文本模式操作符text_pattern_ops。

CREATE INDEX ON users (email text_pattern_ops);

那下面的执行计划可以看到也能正常使用索引。

postgres=# EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE email LIKE 'lukas@%';
                                         QUERY PLAN                                         
--------------------------------------------------------------------------
 Index Scan using users_email_idx on users  (cost=0.14..8.16 rows=1 width=4463)
   Index Cond: (((email)::text ~>=~ 'lukas@'::text) AND ((email)::text ~<~ 'lukasA'::text))
   Filter: ((email)::text ~~ 'lukas@%'::text)
(3 rows)

二、Trigger 与 Transition Table

trigger触发器通常以串行方式工作，例如下面为了提高item大表count总数的性能，使用触发器更新随时将总数更新到sum表，便于快速统计。

CREATE TABLE item (
   id bigint GENERATED ALWAYS AS IDENTITY,
   value bigint NOT NULL
);
 
CREATE TABLE sum (
   total bigint NOT NULL
);
 
INSERT INTO sum VALUES (0);
 
CREATE FUNCTION add_to_sum() RETURNS trigger
   LANGUAGE plpgsql AS
$$BEGIN
   UPDATE sum SET total = total + NEW.value;
   RETURN NEW;
END;$$;
 
CREATE CONSTRAINT TRIGGER add_to_sum
   AFTER INSERT ON item
   DEFERRABLE INITIALLY DEFERRED
   FOR EACH ROW
   EXECUTE FUNCTION add_to_sum();

但是如果item表有比较频繁的批量操作，尤其还在一个事务里会引起dead tuple回收不及时，那基于触发器统计更新数据会变得越来越慢。

此时使用触发器的transition table过渡表特性，在内存中批量处理性能提升会比较明显。

DROP TRIGGER add_to_sum ON item;
 
CREATE OR REPLACE FUNCTION add_to_sum() RETURNS trigger
   LANGUAGE plpgsql AS
$$BEGIN
   UPDATE sum SET total = total +
      (SELECT sum(value) FROM new_rows);
   RETURN NULL;
END;$$;
 
CREATE TRIGGER add_to_sum
   AFTER INSERT ON item
   REFERENCING NEW TABLE AS new_rows
   FOR EACH STATEMENT
   EXECUTE FUNCTION add_to_sum();

三、Case 与 Filter

在PostgreSQL的聚合函数中可以使用CASE或FILTER来过来数据：

查询一：使用case

SELECT
  fa.actor_id,
  SUM(CASE WHEN rating = 'R' THEN length END),
  SUM(CASE WHEN rating = 'PG' THEN length END)
FROM film_actor AS fa 
LEFT JOIN film AS f 
  ON f.film_id = fa.film_id
GROUP BY fa.actor_id

查询二：使用filter

SELECT
  fa.actor_id,
  SUM(length) FILTER (WHERE rating = 'R'),
  SUM(length) FILTER (WHERE rating = 'PG'),
FROM film_actor AS fa 
LEFT JOIN film AS f 
  ON f.film_id = fa.film_id
GROUP BY fa.actor_id

上面的两个查询功能是一样的，有人在docker运行PostgreSQL 15的环境测试对比，使用CASE语法会有8%的性能损失。FILTER的性能更好且语法更简洁。