Sql Server查询性能优化之不可小觑的书签查找介绍

数据库之旅：从猿进化到程序员的成长之路与书签查找的重要性

许多初出茅庐或是初涉数据库的开发人员可能如猿初醒，对数据库中的诸多概念感到迷茫。尽管他们可能听说过SQL Server、Oracle、MySQL等数据库，但并未深入理解索引的真正含义和重要性，以至于忽视了其中存在的微妙差异，例如聚集索引与非聚集索引的区别。他们可能知道数据库中有索引的存在，但并未真正了解索引如何工作以及如何优化查询。今天，我们将深入书签查找这一概念的重要性及其在数据库查询中的作用。

在数据库世界中，有一种叫做书签查找的现象，虽然对于许多开发人员来说可能比较陌生，但在实际的数据查询过程中却经常发生。简单来说，书签查找就是在使用非聚集索引进行数据查找时，如果查询条件和select返回的列没有完全包含在索引列中，就需要通过书签查找来检索其他字段以满足查询请求。具体来说，当一个表只建立一个聚集索引时，我们的查询更多的会使用非聚集索引，而非聚集索引不可能覆盖所有的查询列，因此会经常性产生书签查找。

书签查找的重要性不容忽视。书签查找主要发生在非聚集索引的使用过程中，聚集索引查找、聚集索引扫描和表扫描不会发生书签查找。书签查找的频率非常高，甚至可以说大部分查询都会发生书签查找。书签查找可能会导致索引失效。在书签查找过程中，除了索引页面的逻辑读取外，还需要数据页面的逻辑读取。如果查询的结果返回数据量较大，会导致大量的逻辑读或者索引失效。这也是为什么在查看查询计划时，有时明明在查询列上建立了索引，但查询优化器却依然选择使用表扫描的原因。

那么如何消除书签查找呢？有几种方法可以尝试：一是使用聚集索引查找；二是进行聚集索引扫描或表扫描，即不使用任何索引直接全表扫描；三是尽量让非聚集索引的键列包含所有查询或返回的列。在实际操作中这些方法都有其局限性。例如，全表扫描虽然不会引发书签查找，但其效率往往较低；而建立过多的索引可能会增加数据库的维护开销。因此在实际应用中需要根据具体情况权衡利弊进行选择。

理解数据库索引的：聚集索引与非聚集索引

让我们理解什么是聚集索引和非聚集索引。聚集索引按照数据表中的行进行排序并存储，每一行数据都存储在索引的叶子节点中。非聚集索引则存储了数据表中的某些列的引用，这些引用指向实际的数据行。理解这两者的差异是理解后续内容的基础。

当我们执行查询时，数据库查询优化器会决定使用哪种索引（如果存在的话）来加速查询过程。如果没有使用索引，或者使用了不被优化器认为高效的索引，就会发生所谓的书签查找，这是一个定位数据行并获取所需列的过程。书签查找会增加查询的复杂性并降低性能。

具体到我们的Users表，当执行如下查询时：

select from Users where UserName='Robert' and Age=28

由于Age列不在聚集索引PK_UserID和非聚集索引IX_UserName的覆盖范围内，数据库需要进行书签查找以定位数据行并获取Age列的值。这个过程会增加查询的开销。即使查询只涉及一个不在索引覆盖范围内的列（如查询3），每条记录仍然只需要一次书签查找的开销。

那么，如何避免书签查找呢？这就是覆盖索引的用武之地。覆盖索引是指非聚集索引上的列（键列+包含列）+ 聚集索引的键列包含了查询中用到的所有列。对于IX_UserName索引来说，其覆盖列就是(UserName,UserID)。当我们执行查询时，如果查询中用到的所有列都在覆盖索引中，数据库就可以仅通过扫描索引来获取所需的数据，无需进行书签查找。这就是覆盖索引的优势所在。

在实际应用中，即使我们创建了覆盖索引，查询优化器也可能不选择使用它。例如，在我们的示例中，即使我们在UserName列上创建了IX_UserName索引，查询优化器可能仍然选择进行表扫描而不是使用索引。这是因为优化器会评估各种查询方法的成本，并选择成本最低的方法。在某些情况下，即使使用了索引，书签查找仍然可能发生。这时，我们需要深入分析查询计划并调整我们的查询或索引策略以提高性能。

理解聚集索引和非聚集索引的工作原理以及如何使用覆盖索引避免书签查找是提高数据库查询性能的关键。通过合理地设计和使用索引，我们可以大大提高数据库查询的效率。深入SQL索引：从书签查找看查询性能的优化

在数据库查询过程中，索引的利用对于提高查询性能至关重要。当查询涉及到索引覆盖的列时，数据库可以通过扫描索引来完成查询，大大提高效率。但如果查询涉及到索引范围之外的列，就需要进行书签查找来获取数据。频繁的书签查找可能导致索引失效，从而引发全表扫描，降低查询性能。本文将通过实例这一过程，并如何通过优化索引结构来减少书签查找，提升查询性能。

一、索引覆盖与书签查找

在数据库系统中，索引是一种用于快速查找数据的数据结构。当我们在特定的列上建立索引时，如果查询条件仅涉及这些索引列，数据库可以直接通过索引查找数据，而无需访问实际的数据表，这就是所谓的“索引覆盖”。

当查询涉及到非索引列时，数据库需要利用索引找到对应行的位置信息（即书签），然后再根据这个位置信息去数据表中获取实际数据。这种查找过程就是书签查找。频繁的书签查找会导致查询性能下降。

二、索引优化：避免书签查找

为了更好地利用索引，提高查询性能，我们可以通过以下方式对索引进行优化：

1. 扩大索引覆盖范围：通过增加索引列，使索引覆盖查询中涉及的所有列。这样，即使查询涉及到非索引列，也可以通过索引获取所有数据，无需书签查找。

2. 使用include语句：在SQL Server中，可以使用include语句在索引中包含非键列（即索引之外的列）。这样，即使索引没有覆盖查询中的所有列，也可以通过索引快速获取所需数据，避免书签查找。

例如，假设我们有一个Users表，包含UserID、UserName、Age、Gender和CreateTime等列。如果我们仅在UserName和Age列上建立索引，那么查询涉及到UserID、Gender和CreateTime列时，仍需要进行书签查找。但如果我们使用include语句在索引中包含Gender和CreateTime列，就可以避免书签查找，提高查询性能。

三、查询性能的提升

通过优化索引结构，减少书签查找，我们可以显著提升查询性能。在实际应用中，我们可以根据查询需求和数据特点，选择合适的索引策略。我们还需要注意以下几点：

1. 尽量避免使用select 的查询方式，尽量明确需要查询的列，以减少书签查找的可能性。

2. 在设计表和索引时，尽量考虑查询性能，选择高选择性的列建立索引，以减少书签查找带来的负面影响。

3. 在实际应用中，尽量避免使用索引提示。查询优化器大多数情况下会根据数据表和索引的特点，生成最优的执行计划。

本文旨在让我们认识书签查找并意识到书签查找的意义，从而对于索引失效原因有清晰的认识，更好的理解查询计划。通过优化索引结构，我们可以更有效地利用索引，提高查询性能。在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的策略，以实现最佳的性能优化。