高级SQL优化 | 你真的了解用 UNION替换OR吗？

PawSQL 2023-12-18

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本篇属于高级SQL优化系列专题中的一篇，该专题介绍PawSQL引擎优化算法原理及优化案例，欢迎大家订阅。

问题定义

使用OR件连接两个过滤条件，数据库优化器有可能无法使用索引来完成查询。可以把OR条件重写为UNION语句，譬如对于以下的SQL语句，

select * from customer where c_phone like '139%' or c_name = 'Ray'复制

如果这两个字段上都有索引，可以把他们重写为UNION
查询，以便使用索引提升查询性能。

select * from customer where c_phone like '139%'
union 
select * from customer where c_name = 'Ray'复制

但是这种转换并不总是能够提升查询性能，它需要一定的适用条件，并需要经过基于代价的估算。

如果数据库支持index merging
（请参考如何创建高效的索引），也可以调整数据库相关参数启用index merging
优化策略来提升数据库性能。

适用条件

OR连接的条件必须是可以利用索引的;
重写后的 UNION语句估算代价比原SQL小;
如果 OR分支的条件是互斥的，那么重写为 UNION ALL.

案例分析

案例1. 条件分支无法利用索引，不进行重写

select * from customer 
where c_phone = '1' or c_phone like '%139%'
复制

解析: 其中一个条件c_phone like '%139%'
无法利用索引，重写后仍然需要全表扫描，PawSQL不进行重写.

案例2. 过滤条件选择率足够低，无需重写

select * from customer 
where custkey = 1 and (c_phone = '1' or c_phone like '%139%')
复制

解析：custkey
是主键，custkey = 1
唯一定位一条记录，所以无需进行重写.

案例3. 满足重写条件，进行重写

select distinct * from customer 
where c_phone like '139%' or c_name = 'Ray'
复制

解析：两个条件都可以利用索引，且选择率低于10%，可以进行重写，由于union
可以去重，所以原SQL中的distinct
在重写后可以去除。

select * from customer where c_phone = '1' 
union 
select * from customer where c_phone like '139%'
复制

案例4. OR条件分支互斥，重写为 UNION ALL

select * from customer 
where custkey = 1 or (custkey = 2 and c_phone like '139%')
复制

解析：由于两个条件分支c_custkey = 2 and c_phone like '139%'
和 c_custkey = 1
互斥，因此重写为UNION ALL

select * from customer where c_custkey = 2 and c_phone like '139%'
union all 
select * from customer where c_custkey = 1
复制

案例5. 包含ORDER BY
子句和LIMIT
子句，满足重写条件

select * from orders o
where O_ORDERDATE>='2021-01-01' 
      and (O_ORDERPRIORITY = 1 or O_SHIPPRIORITY = 1)
order by O_ORDERDATE desc limit 10
复制

解析：虽然O_ORDERPRIORITY = 1
和 O_SHIPPRIORITY = 1
的选择率较高，但是由于通过索引可以避免排序，总体代价较低，PawSQL进行了重写优化.

select *
from (
   (select /*QB_2*/ *
    from orders as o
    where o.O_ORDERDATE >= '2021-01-01'
    and o.O_SHIPPRIORITY = 1
    order by o.O_ORDERDATE desc limit 10) 
       union 
  (select /*QB_1*/ *
  from orders as o
  where o.O_ORDERDATE >= '2021-01-01'
    and o.O_ORDERPRIORITY = '1'
  order by o.O_ORDERDATE desc limit 10
  )
) as PawDT_1702555889039
order by PawDT_1702555889039.O_ORDERDATE desc limit 10
复制

案例6. 包含分组和聚集，满足重写条件

select O_ORDERDATE, count(1) from orders o
where O_ORDERDATE>='2021-01-01' and (O_ORDERPRIORITY = 1 or O_SHIPPRIORITY = 1) 
group by O_ORDERDATE
复制

解析：虽然O_ORDERPRIORITY = 1
和O_SHIPPRIORITY = 1
的选择率较高，但是由于通过索引可以避免排序，总体代价较低，PawSQL进行了重写优化.

select PawDT_1702555890385.O_ORDERDATE, count(1)
from (
    select /*QB_2*/ o.O_ORDERDATE
    from tpch_pkfk.orders as o
    where o.O_ORDERDATE >= '2021-01-01' and o.O_SHIPPRIORITY = 1
       union 
    select /*QB_1*/ o.O_ORDERDATE
     from tpch_pkfk.orders as o
     where o.O_ORDERDATE >= '2021-01-01' and o.O_ORDERPRIORITY = '1'
 ) as PawDT_1702555890385
group by PawDT_1702555890385.O_ORDERDATE
复制

性能验证

案例5性能提升900倍

优化前执行计划（执行时间432.322ms）

优化后执行计划（执行时间0.189ms）

案例6性能提升20倍

优化前执行计划（执行时间2.816ms）

优化后执行计划（执行时间0.131ms）

关于PawSQL

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