書評－你的SQL指令已經優化了嗎？

SQL Tuning 　Dan Tow/著 　O'Reilly出版 　售價：1,320元 　Amazon五顆星

又是一個可能會得罪其他單位的任務，在最近一次的專案中，為了改善現有系統效能不佳的問題，開始從不同Tier分別查起，最後發現應用程式對資料庫表格的查詢語法不當，導致資料處理的時間過久，結果造成網頁回應速度過慢。唉，又是SQL指令惹的禍！

其實程式設計師在不眠不休狂趕專案進度的狀況下，首要前提是功能上的需求能先被滿足，行有餘力才會考慮到效能問題。軟體專案經理既要固守優質軟體的理想，卻發覺實現的門檻愈來愈高，這樣的程式品質在系統上線初期也許還不會被發覺，當資料量日益成長之後，問題便慢慢浮現。

都是自動化惹的禍？
與資料層面有關的效能議題，除了資料庫系統本身的調校外，對於應用程式對資料庫進行存取的SQL語法，其實也是關鍵之一。

對於系統方面的調校，通常會落在DBA身上，而SQL的撰寫則是程式開發人員所需要了解。現在為了符合快速開發及方便使用的精神，在SQL語法的撰寫上，常會透過語法產生器的方式來產生SQL查詢指令，若是遇到較複雜的結構時（像是多個資料表進行Join、多層次的子查詢Subquery、WHERE條件組合繁多時），由特定工具所自動產生出來的語法是否能符合效能的要求，就有待商榷了。

先前筆者曾經介紹《Learning SQL》（可參見iThome電腦報第224期），該書屬於學習SQL的入門書，從最基本的觀念開始闡述。而這次針對SQL指令的優化，筆者找了兩本建議閱讀的書籍：《SQL Tuning》及《SQL Performance Tuning》，兩本都是針對SQL指令效能調校議題深入討論的書籍，而且不限定於某一個廠牌的資料庫產品上，建議具備基本SQL使用經驗及資料庫系統概念的讀者閱讀。

SQL調校不只是指令的善用，亦是查詢結構的改良
在O'reilly出版的《SQL Tuning》書中，你可以學習如何掌控你所撰寫的SQL指令的執行方式及背後的處理流程，利用作者所提出的查詢流程圖（Query Diagramming）獨特方法，將SQL的查詢語法以結構化流程圖的方式，抽絲剖繭呈現，幫助你在思考類似問題時，能加速找出癥結所在。

在本書的第二章中，便從資料庫系統的架構談起，探討了資料庫對於SQL查詢在執行時的內部作業流程，像是如何有效運用快取記憶體（Cache）來加速執行效率、資料表在實體檔案系統中的儲存方式、資料讀取時其資料表的實際走訪方式、各式索引的結構及其產生的成本為何、以及在執行Join運算時的處理過程。這裡提供了一些建議的設計原則，讓你可以將基礎概念搞清楚，才能充分掌握SQL內部運作的原理。

在SQL效能分析時，執行計畫（Execution Plan）常常被用來檢測SQL語法的適當性，成為找問題的工具。第三、四章教你如何使用、解讀、進而有效控制執行計畫，協助自己對SQL語法的改良。

另外，作者除了提出概括性的通則之外，針對目前市面上通行的三大品牌資料庫產品（Oracle、IBM DB2、MSSQL）也有分節介紹，可依你的需求選讀。

Query Diagramming為本書的核心思想
除了執行計畫進行效能分析，第五至七章所提到的查詢圖示法（Query Diagramming Method）便是本書作者所提出的核心思想。此分析技術透過一連串的點與線的組合，將SQL查詢語法拆解成圖，並標上在查詢語法中相關資料表的參考權重數字，發掘可能發生的效能瓶頸所在。這樣的觀念類似演算法裡的Big O Notation，用來釐清程式邏輯的複雜度所造成的成本，找出執行最費時的地方。

這樣的方法論可依圖示內含資訊的完整度而分為：完整圖示法（Full Diagrams）以及簡易圖示法（Simplified Diagrams）。作者在本書中利用案例來逐步分解，將SQL指令轉化成4種不同的符號來表示：

● 節點（Node）：用來表示資料庫中的資料表（Table），也就是SQL指令中在FROM子句的資料表。

● 連結（Link）：代表資料表之間的關連性，以帶有箭頭的線條表示，方向意指關聯欄位之間的唯一性（Unique）。

● 有底線的數字：標註於節點旁，表示符合WHERE條件的記錄占該資料表的比例，以小於1的小數來表示。

● 無底線的數字：標註在連結的兩端，分別表示作者所定義的Master Join Ratio及Detail Join Ratio（詳細定義內容請參考本書）。

當然，還有一些你認為也會影響執行效能的變數（像是被SELECT的欄位內容、ORDER BY排序方式等）並沒有被納入，作者在本章也有詳細說明此分析工具設計的原因。

結合範例說明分析方法
基於這樣的分析工具，作者在第七章以實例演練說明更複雜的查詢語法，讓讀者更清楚如何落實這樣的分析工具。作者倡導此分析工具亦有他的理由，在第八章更以專章說明為何這樣的分析方式是有效的。

作者嘗試以標準的分析方法來處理所有的查詢問題，但遇到某些特例時，需要再延伸出不同的應用方式來處理。

第九章舉出一些特例狀況，並說明如何運用Query Diagramming的方式來進行分析，像是查詢成本甚高的OUTTER JOIN等。遇到連調校後也無法滿足的狀況時，作者則建議以其他方式（非單純調整SQL語法、回傳資料量過大時可以批次方式產出靜態結果，或是以強制性的查詢條件，以及透過中介層軟體來配合加快執行速度等方式來改善）來補其不足。

值得一提的是，作者將從發現問題到尋得解法的整個處理流程，在附錄中以實例的方式從頭到尾完整地說明分析及處理的過程，有助於讀者熟悉理論如何落實到實際作法。

《SQL Performance Tuning》介紹SQL最佳化的指令工具書

SQL Performance Tuning 　Peter Gulutzan、Trudy Pelzer/著 　Addison Wesley出版 　售價：1,500元 　Amazon四顆半星

而Addison Wesley所出版的《SQL Performance Tuning》一書則是偏向SQL指令的撰寫原則討論，每個與查詢有關的關鍵字都被作者詳盡說明，全書花了不少篇幅討論如何寫出較好的SQL指令，你可以逐章閱讀，或當成工具書，在實際寫作時查閱參考。本書內容的特點如下：

● 作者針對相同結果提供不同寫法的SQL指令，你可以比較個中差異，有助於了解每個指令的特性以及適合使用時機。

● 由於本書內容不綁定任何特定資料庫產品，因此，在每個指令的章節開始，作者都貼心地整理市面上知名資料庫系統對指令、運算式以及資料型態的支援狀況，避免讀者搞錯SQL的用法。

● 書中建議較佳的SQL指令撰寫方式，會在該指令下方加註GAIN: x/8的參考數據，表示該指令在本書所採用測試的8大DBMS產品中，在效能上表現相對較佳的比例。這樣的參考數字有助於了解一樣的寫法，在不同的DBMS中是否仍表現優異，讓讀者了解該指令對DBMS實際的影響程度。

● 為求所撰寫的SQL指令能支援異質資料庫，本書倡導程式可攜性（Portability）的精神，利用ANSI-SQL落實到書中的每個範例中。

● 如果你想快速閱讀，每個章節後的結語（The Bottom Line）列出了該指令的使用建議及應該避免的用法，方便沒什麼時間仔細研讀的讀者使用。

雖然目前市面上所通行的資料庫系統產品，號稱已對SQL命令的執行進行最佳化的設計，意謂程式設計人員不需要花太多心思在SQL語法本身效能的改善，這樣可能造成意想不到的結果。若開發人員也能建立正確的設計觀念，在設計階段就納入考量，未來可能引發的問題也就能被減少許多。

不同時機妥善運用，讓你如虎添翼
這次介紹的兩本書使用時機各有不同。《SQL Performance Tuning》在於讓程式開發人員奠定良好的SQL指令實作基礎，在系統實作初期即能引用較佳的撰寫方式進行開發，避開不良設計，在有限的測試資料數量及資料本身下，先行達到某一水準；在壓力測試進行時餵入大量測試資料後，以《SQL Performance Tuning》中提到的分析工具，來檢視原本設計的SQL語法是否有效能上的疑慮，找出問題所在進而改善。

在不同的專案時機點搭配兩本書的閱讀，相信可以讓你對自己寫出來的SQL指令更具信心！總而言之，還是那句老話：「程度不只是要寫得出來，還要寫得好！」

《作者簡介》陳宏一
交通大學資訊管理研究所碩士。目前任職於某數位行銷公司技術經理，曾任職於南亞科技資訊部工程師、資迅人網路研發副理、艾群科技產品研發部經理，專精於OOAD、 J2EE 相關技術、Open Source、資料庫設計、軟體開發流程及專案管理等；取得SCJP、SCWCD、SCJD、SCEA、ITIL等認證。曾經歷大型社群及電子商務網站、 WAP/3G行動加值服務、CTI/CRM客服系統架構規畫設計等。