大家好，我是小米，今天要和大家分享的是在阿里巴巴面試中常見(jiàn)的SQL查詢題目。SQL查詢是數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)，但也是一個(gè)非常重要的技能，無(wú)論是在面試中還是實(shí)際工作中，都有著舉足輕重的地位。讓我們一起深入了解一下吧！

SQL語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程

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首先，我們來(lái)了解一下SQL語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程。SQL語(yǔ)句的執(zhí)行主要包括以下幾個(gè)步驟：

詞法分析（Lexical Analysis）： 這是SQL執(zhí)行過(guò)程的第一步。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)將SQL語(yǔ)句分解成一個(gè)個(gè)的標(biāo)記或詞法單元，比如關(guān)鍵字、標(biāo)識(shí)符、運(yùn)算符等。例如，將SELECT * FROM users WHERE age > 30;分解為SELECT、*、FROM、users、WHERE、age、>、30等詞法單元。

語(yǔ)法分析（Syntax Analysis）： 在這一步中，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)檢查SQL語(yǔ)句的結(jié)構(gòu)是否符合語(yǔ)法規(guī)則。它會(huì)驗(yàn)證詞法單元之間的關(guān)系和順序是否正確，以確保SQL語(yǔ)句的語(yǔ)法是合法的。比如，檢查SQL語(yǔ)句是否以正確的關(guān)鍵字開(kāi)頭，是否有正確的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)等。

語(yǔ)義分析（Semantic Analysis）： 語(yǔ)義分析階段是為了驗(yàn)證SQL語(yǔ)句的語(yǔ)義是否正確。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)檢查語(yǔ)句中的對(duì)象是否存在，并驗(yàn)證用戶是否具有相應(yīng)的權(quán)限。例如，檢查表名、列名是否存在，以及當(dāng)前用戶是否有對(duì)應(yīng)的操作權(quán)限。

執(zhí)行計(jì)劃生成（Execution Plan Generation）： 在這個(gè)階段，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)SQL語(yǔ)句生成執(zhí)行計(jì)劃。執(zhí)行計(jì)劃是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)確定如何獲取數(shù)據(jù)的重要依據(jù)，它決定了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)如何執(zhí)行查詢。執(zhí)行計(jì)劃包括了數(shù)據(jù)訪問(wèn)路徑、訪問(wèn)方法等信息。

執(zhí)行（Execution）： 這是SQL執(zhí)行過(guò)程的核心階段。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)根據(jù)生成的執(zhí)行計(jì)劃執(zhí)行查詢，并獲取結(jié)果集。在執(zhí)行階段，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)執(zhí)行計(jì)劃訪問(wèn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，最終生成結(jié)果并返回給用戶。

結(jié)果返回（Result Retrieval）： 最后，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將查詢結(jié)果返回給用戶。用戶可以根據(jù)需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的處理或展示。

了解了SQL語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程，我們可以更好地理解下面要討論的查詢優(yōu)化技術(shù)。

回表查詢和覆蓋索引 

在數(shù)據(jù)庫(kù)查詢中，回表查詢和覆蓋索引是兩個(gè)常見(jiàn)的優(yōu)化技術(shù)。

• 回表查詢是指當(dāng)我們?cè)诓樵冋Z(yǔ)句中使用了索引但需要額外查找表中的其他列時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)需要再次回表查找。這樣的操作會(huì)增加額外的IO操作和消耗，降低查詢性能。例如，如果我們有一個(gè)包含用戶ID和用戶名的表，而我們想要根據(jù)用戶ID查詢用戶的用戶名，則數(shù)據(jù)庫(kù)可能會(huì)先通過(guò)索引查找到用戶ID，然后再回表查詢獲取對(duì)應(yīng)的用戶名。這個(gè)過(guò)程中就涉及了回表查詢。
• 覆蓋索引則是相反的情況。如果查詢語(yǔ)句中所需的列都包含在索引中，那么數(shù)據(jù)庫(kù)就可以直接通過(guò)索引獲取所需的數(shù)據(jù)，而不需要回表查詢。這樣可以減少I(mǎi)O操作，提高查詢性能。在上面的例子中，如果我們?cè)谟脩鬒D列上建立了索引，并且查詢語(yǔ)句只需要獲取用戶ID，那么數(shù)據(jù)庫(kù)就可以直接通過(guò)索引獲取數(shù)據(jù)，而不需要再進(jìn)行回表查詢。

在實(shí)際工作中，我們應(yīng)該盡量避免回表查詢，可以通過(guò)建立合適的索引來(lái)優(yōu)化查詢性能，尤其是覆蓋索引能夠提供更好的查詢性能。通過(guò)合理設(shè)計(jì)表結(jié)構(gòu)和索引，我們可以最大程度地減少回表查詢的次數(shù)，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢效率。

Explain分析查詢執(zhí)行計(jì)劃

當(dāng)使用Explain分析查詢執(zhí)行計(jì)劃時(shí)，輸出結(jié)果中的每個(gè)字段都提供了關(guān)鍵信息，這些信息對(duì)于優(yōu)化查詢性能至關(guān)重要。讓我們來(lái)仔細(xì)解釋每個(gè)字段的含義，并著重關(guān)注哪些字段可以提供重要的優(yōu)化建議。

Explain的輸出通常包括以下字段：

• id：這個(gè)字段是查詢執(zhí)行計(jì)劃中每個(gè)操作的唯一標(biāo)識(shí)符。它的值表示操作的執(zhí)行順序，可以通過(guò)這個(gè)字段來(lái)確定查詢的執(zhí)行順序。
• select_type：這個(gè)字段表示每個(gè)操作的類(lèi)型，主要包括簡(jiǎn)單查詢、聯(lián)合查詢、子查詢等類(lèi)型。通過(guò)這個(gè)字段可以了解查詢操作的類(lèi)型，從而確定是否存在可以優(yōu)化的地方。
• table：這個(gè)字段表示查詢操作涉及的表。對(duì)于聯(lián)合查詢或子查詢，可能會(huì)涉及多個(gè)表，這個(gè)字段可以幫助我們了解查詢涉及的表的數(shù)量和類(lèi)型。
• type：這個(gè)字段表示查詢操作使用的訪問(wèn)類(lèi)型，主要包括全表掃描、索引掃描、范圍掃描等類(lèi)型。這個(gè)字段提供了重要的優(yōu)化建議，因?yàn)椴煌脑L問(wèn)類(lèi)型對(duì)性能有著不同的影響。
• possible_keys：這個(gè)字段表示查詢操作可能使用的索引，是一個(gè)索引列表。通過(guò)這個(gè)字段可以了解數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是否考慮使用索引來(lái)加速查詢。
• key：這個(gè)字段表示查詢操作實(shí)際使用的索引，是一個(gè)索引名稱(chēng)。如果這個(gè)字段為空，說(shuō)明數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)沒(méi)有使用索引，可能存在性能問(wèn)題。
• key_len：這個(gè)字段表示索引使用的長(zhǎng)度。通過(guò)這個(gè)字段可以了解索引的利用率，以及是否可以進(jìn)一步優(yōu)化索引的設(shè)計(jì)。
• ref：這個(gè)字段表示索引的比較列，是一個(gè)列名。通過(guò)這個(gè)字段可以了解索引的比較條件，從而確定是否可以優(yōu)化索引的設(shè)計(jì)。
• rows：這個(gè)字段表示查詢操作掃描的行數(shù)。這個(gè)字段提供了重要的優(yōu)化建議，因?yàn)閽呙璧男袛?shù)越多，查詢的性能可能越差。
• Extra：這個(gè)字段提供了一些額外的信息，比如是否使用了臨時(shí)表、是否使用了文件排序等。通過(guò)這個(gè)字段可以了解查詢執(zhí)行的額外開(kāi)銷(xiāo)，從而確定是否可以優(yōu)化查詢的執(zhí)行計(jì)劃。
• 在優(yōu)化查詢性能時(shí)，我們可以著重關(guān)注以下幾個(gè)字段：
• type：關(guān)注查詢使用的訪問(wèn)類(lèi)型，優(yōu)先選擇索引掃描或范圍掃描等高效的訪問(wèn)方式。
• key：確保查詢使用了合適的索引，避免全表掃描或索引失效的情況。
• rows：關(guān)注掃描的行數(shù)，優(yōu)化查詢條件和索引設(shè)計(jì)以減少掃描的行數(shù)。
• Extra：關(guān)注是否存在額外的開(kāi)銷(xiāo)，盡量減少查詢的額外開(kāi)銷(xiāo)，提高查詢效率。

索引優(yōu)化建議 

• 確保表中的列上建立了合適的索引。根據(jù)查詢頻率和查詢條件，選擇合適的列建立索引，以提高查詢性能。
• 避免過(guò)多的索引。過(guò)多的索引會(huì)增加數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)成本，并且可能會(huì)影響寫(xiě)操作的性能。需要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇索引。
• 注意索引的列順序。在建立聯(lián)合索引時(shí)，需要將最常用于過(guò)濾條件的列放在前面，以提高索引的效率。
• 定期對(duì)索引進(jìn)行維護(hù)。定期檢查索引的使用情況，并根據(jù)需要進(jìn)行重建或刪除，以保證索引的效率。
• 使用覆蓋索引。覆蓋索引可以減少回表查詢，提高查詢性能。

語(yǔ)句優(yōu)化建議 

• 盡量避免使用SELECT *。只選擇所需的列可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)的IO操作，提高查詢效率。
• 使用合適的JOIN方式。根據(jù)表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和數(shù)據(jù)量大小選擇合適的JOIN方式，避免產(chǎn)生笛卡爾積。
• 注意使用WHERE子句的順序。將過(guò)濾條件放在前面可以減少不必要的計(jì)算和掃描，提高查詢效率。
• 使用LIMIT子句限制返回的行數(shù)。對(duì)于大量數(shù)據(jù)的查詢，使用LIMIT可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載，提高查詢速度。
• 避免在循環(huán)中執(zhí)行大量的查詢操作。將多個(gè)查詢合并成一個(gè)復(fù)雜的查詢可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和IO操作，提高查詢性能。

表結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議 

• 使用范式化設(shè)計(jì)。將數(shù)據(jù)分解成更小的關(guān)系可以減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)的一致性和完整性。
• 垂直切分和水平切分。根據(jù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式和數(shù)據(jù)量大小，將表切分成更小的單元可以提高查詢效率和數(shù)據(jù)的可擴(kuò)展性。
• 注意表的列類(lèi)型和長(zhǎng)度。合理選擇列的數(shù)據(jù)類(lèi)型和長(zhǎng)度可以節(jié)省存儲(chǔ)空間，并提高查詢效率。
• 定期清理無(wú)用數(shù)據(jù)。定期清理無(wú)用的數(shù)據(jù)可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)空間占用，并提高查詢性能。
• 使用分區(qū)表。將大表按照某個(gè)字段進(jìn)行分區(qū)可以提高查詢效率，減少數(shù)據(jù)的掃描范圍。

數(shù)據(jù)庫(kù)范式優(yōu)化建議

• 使用適當(dāng)?shù)姆妒?。根?jù)業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇合適的范式，以減少數(shù)據(jù)冗余和提高數(shù)據(jù)的一致性。
• 避免過(guò)度范式化。過(guò)度范式化可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的冗余和查詢性能的下降，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的范式。
• 注意關(guān)系表的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)關(guān)系表時(shí)，需要注意表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，避免產(chǎn)生冗余數(shù)據(jù)和不一致性。
• 定期優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。定期檢查數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)變化進(jìn)行優(yōu)化，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)的性能和可擴(kuò)展性。
• 使用數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工具。使用數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工具可以幫助我們更好地設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

JOIN查詢

JOIN查詢?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)操作中是非常常見(jiàn)的，它用于將多個(gè)表中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)進(jìn)行查詢。在實(shí)際應(yīng)用中，JOIN操作經(jīng)常用于獲取跨多個(gè)表的數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中起著至關(guān)重要的作用。

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在進(jìn)行JOIN查詢時(shí)，我們通常會(huì)遇到以下幾種JOIN類(lèi)型：

• 內(nèi)連接（INNER JOIN）：返回兩個(gè)表中符合連接條件的行。這是最常見(jiàn)的JOIN類(lèi)型，在沒(méi)有指定JOIN類(lèi)型時(shí)，默認(rèn)使用內(nèi)連接。
• 外連接（LEFT JOIN、RIGHT JOIN、FULL JOIN）：返回指定表中所有的行，同時(shí)返回符合連接條件的行。左連接（LEFT JOIN）返回左表中的所有行，右連接（RIGHT JOIN）返回右表中的所有行，全連接（FULL JOIN）返回左右表中的所有行。
• 交叉連接（CROSS JOIN）：返回兩個(gè)表的笛卡爾積，即兩個(gè)表中所有行的組合。交叉連接在不需要關(guān)聯(lián)條件的情況下使用，會(huì)返回較大的結(jié)果集。

JOIN查詢的優(yōu)化對(duì)于提高查詢性能至關(guān)重要。以下是一些優(yōu)化建議：

• 確保連接字段上有合適的索引。在進(jìn)行JOIN操作時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)根據(jù)連接字段的索引來(lái)加速查詢。因此，需要確保連接字段上有索引以提高查詢性能。
• 避免在大表上進(jìn)行JOIN操作。如果一個(gè)表比另一個(gè)表大很多，可能會(huì)導(dǎo)致性能問(wèn)題。在這種情況下，可以考慮使用子查詢或者臨時(shí)表來(lái)減少JOIN操作的復(fù)雜度。
• 優(yōu)化JOIN順序。根據(jù)實(shí)際情況，可以優(yōu)化JOIN操作的順序以減少中間結(jié)果集的大小，從而提高查詢性能。
• 使用合適的JOIN類(lèi)型。根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的JOIN類(lèi)型，避免產(chǎn)生不必要的數(shù)據(jù)重復(fù)或者丟失。
• 避免使用笛卡爾積。交叉連接會(huì)返回較大的結(jié)果集，可能會(huì)導(dǎo)致性能問(wèn)題。因此，在使用交叉連接時(shí)需要格外小心，并確保結(jié)果集的大小是可控的。

END

總結(jié)一下，SQL查詢是數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域中的基礎(chǔ)，但也是一個(gè)非常重要的技能。通過(guò)了解SQL語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程、回表查詢和覆蓋索引、Explain及優(yōu)化以及JOIN查詢等內(nèi)容，我們可以更好地掌握SQL查詢的優(yōu)化技巧，提高查詢性能，從而更好地應(yīng)對(duì)面試和實(shí)際工作中的挑戰(zhàn)。