日期:2014-5-19 浏览次数:21457次

EXISTS、IN与JOIN性能分析
EXISTS、IN与JOIN,都可以用来实现形如“查询A表中在(或不在)B表中的记录”的查询逻辑。
在论坛上看到很多人对此有所误解(如关于in的疑惑、用 外连接 和 Is Null 代替 not in两帖),特做一简单测试。

测试结果:

测试代码较长,附于本帖最后。
图表中百分数表示同一组3个查询的执行时间比例。红色表示3个语句中最慢,绿色表示3个语句中最快的,并列则没加颜色。
其中索引只测试了聚集索引,当表中字段较多且查询字段是非聚集索引时,选择执行计划的条件比较复杂,没有测试。并且当表中数量变化后,执行计划可能也有差异。图表反映了3种查询方式的解析机制的不同,基本结论是类似的,但具体情况还要视执行计划而定。

分析结论:
通常情况下,3种查询方式的执行时间:
EXISTS <= IN <= JOIN
NOT EXISTS <= NOT IN <= LEFT JOIN
只有当表中字段允许NULL时,NOT IN的方式最慢:
NOT EXISTS <= LEFT JOIN <= NOT IN

综上:
IN的好处是逻辑直观简单(通常是独立子查询);缺点是只能判断单字段,并且当NOT IN时效率较低,而且NULL会导致不想要的结果。
EXISTS的好处是效率高,可以判断单字段和组合字段,并不受NULL的影响;缺点是逻辑稍微复杂(通常是相关子查询)。
JOIN用在这种场合,往往是吃力不讨好。JOIN的用途是联接两个表,而不是判断一个表的记录是否在另一个表。

编程建议:
(以下三条建议中EXISTS和IN同时代指肯定式逻辑和加NOT后的否定式逻辑)
如果查询条件是单字段主键(有索引且不允许NULL),则EXISTS和IN的性能基本一样,IN的查询通常写法简单、逻辑直观。
如果查询条件涉及多个字段,则最好选择EXISTS,千万不要用字段拼接再IN的方式(索引会失效)。
如果条件不确定,选用EXISTS是最保险的办法,性能最好,不受三值逻辑影响(EXISTS只会返回True/False不会返回Unknown),但代码逻辑稍稍复杂,思路要理清楚,而且相关字段最好采用“表(别)名.字段名”的形式。

附一:IN/NOT IN容易出现的两个问题
参看如下代码:
[code=sql]
SELECT
EmployeeID = n,
EmployeeName = 'E' + RIGHT('000' + CAST(n AS varchar(10)),3)
INTO #Employees
FROM dbo.Nums WHERE n <= 10;

SELECT EmployeeID
INTO #Badboys
FROM (SELECT TOP(4) EmployeeID = n FROM dbo.Nums WHERE n <= 10 ORDER BY NEWID()) tmp
UNION
SELECT NULL;

--问题1:
SELECT * FROM #Employees WHERE EmployeeID IN (SELECT EmployeeID FROM #Badboys);
SELECT * FROM #Employees WHERE EmployeeID NOT IN (SELECT EmployeeID FROM #Badboys);
--问题2:
SELECT * FROM #Employees WHERE EmployeeName IN (SELECT EmployeeName FROM #Badboys);
SELECT * FROM #Employees WHERE EmployeeName NOT IN (SELECT EmployeeName FROM #Badboys);
[/code]
其中:
问题1是三值逻辑的问题,说明了在NOT IN遇到NULL时要特别小心(参看关于 not in的疑问一帖)。这也是为什么建议“如果可能,尽量让所有字段都声明为NOT NULL”的原因之一。
问题2是SQL Server子查询处理时命名空间解析的漏洞,说明了在多表查询中采用“表(别)名.字段名”的形式的好处,否则就要对字段名的拼写非常小心。

附二:EXISTS、IN与JOIN性能分析测试代码:
[code=sql]
--表中字段不允许NULL

--TestCase1: 无重复数据,无索引
CREATE TABLE T1(n int NOT NULL);
CREATE TABLE T2(n int NOT NULL);
INSERT INTO T1
SELECT n FROM dbo.Nums WHERE n <= 100;
INSERT INTO T2
SELECT n FROM dbo.Nums WHERE n <= 100 AND n % 2 = 0;

--TestCase2: 无重复数据,有索引
CREATE UNIQUE CLUSTERED INDEX IX_T1 ON T1(n);
CREATE UNIQUE CLUSTERED INDEX IX_T2 ON T2(n);

--TestCase3: 有重复数据,无索引
DROP TABLE T1;
DROP TABLE T2;
CREATE TABLE T1(n int NOT NULL);
CREATE TABLE T2(n int NOT NULL);
INSERT INTO T1
SELECT n FROM dbo.Nums WHERE n <= 100;
INSERT INTO T2
SELECT n FROM dbo.Nums WHERE n <= 100 AND n % 2 = 0
UNION ALL
SELECT n FROM dbo.Nums WHERE n <= 100 AND n % 3 = 0;

--TestCase4: 有重复数据,有索引
CREATE CLUSTERED INDEX IX_T1 ON T1(n);
CREATE CLUSTERED INDEX IX_T2 ON T2(n);


--表中字段允许NULL

--TestCase5: 无重复数据,无索引
DROP TABLE T1;
DROP TABLE T2;
CREATE TABLE T1(n int NULL);
CREATE TABLE T2(n int NULL);
INSERT INTO T1
SELECT n FROM dbo.Nums WHERE n <= 100;
INSERT INTO T2
SELECT n FROM dbo.Nums WHERE n <= 100 AND n % 2 = 0;

--TestCase6: 无重复数据,有索引
CREATE UNIQUE CLUSTERED INDEX IX_T1 ON T1(n);
CREATE UNIQUE CLUSTERED INDEX IX_T2 ON T2(n);

--TestCase7: 有重复数据,无索引
DROP TABLE T1;
DROP TABLE T2;
CREATE TABLE T1(n int NULL);
CREATE TABLE T2(n int NULL);
INSERT INTO T1
SELECT n FROM dbo.Nums WHERE n <= 100;
INSERT INTO T2
SELECT n FROM dbo.Nums WHERE n