MySQL 查询重写怎样把复杂查询变简单，让查询提高一个“速”！

查询重写指的是在数据库执行查询之前，对输入的 SQL 查询语句进行自动转换和优化的过程。MySQL 通过特定的规则和算法，将原始查询改写为等价但执行效率更高的形式。例如，当用户输入一个复杂的多表联合查询时，MySQL 查询重写机制可能会调整表的连接顺序，或者将子查询转换为更高效的连接查询，以减少查询执行所需的资源和时间。

为什么需要查询重写

性能优化：随着数据库规模和复杂度的增加，用户编写的原始查询可能并非执行效率最优的形式。查询重写能够挖掘出更高效的执行路径，减少磁盘 I/O、CPU 计算等资源消耗，从而大幅提升查询性能。例如，在一个包含数百万条记录的电商订单表和用户表进行联合查询时，合理的查询重写可以将查询时间从几分钟缩短到几秒。

兼容性和适应性：不同的数据库版本、硬件环境以及数据分布特点，对查询执行的要求也不同。查询重写允许 MySQL 根据实际情况对查询进行动态调整，确保在各种场景下都能提供较好的性能表现。比如，在老旧硬件服务器上，查询重写可能会避免复杂的排序操作，而采用更节省资源的方式来获取结果。

二·MySQL 查询重写的工作原理

查询解析阶段

当用户提交一个 SQL 查询到 MySQL 时，首先会进入查询解析阶段。在这个阶段，MySQL 的解析器会将 SQL 语句分解成一个个的语法单元，构建出一棵解析树。例如，对于查询语句

SELECT column1, column2 FROM table1 JOIN table2 ON table1.id = table2.id WHERE table1.status = 'active';

解析器会识别出SELECT、FROM、JOIN、WHERE等关键字以及对应的表名、列名和条件，构建出相应的解析树结构。

重写规则应用阶段

基于等价变换的重写：MySQL 拥有一系列内置的等价变换规则。例如，对于子查询

SELECT column1 FROM table1 WHERE column2 IN (SELECT column2 FROM table2 WHERE condition);

可以通过重写规则将其转换为更高效的连接查询

SELECT table1.column1 FROM table1 JOIN table2 ON table1.column2 = table2.column2 AND table2.condition;

这种转换基于关系代数的等价原理，在不改变查询结果的前提下，往往能提高执行效率。

语义优化重写：根据查询的语义进行优化。比如，如果查询中存在对同一表的多次重复子查询，MySQL 可能会将这些子查询合并为一次，并在后续引用中使用缓存的结果。对于查询

SELECT column1, (SELECT COUNT(*) FROM table1 WHERE condition1) AS count1, (SELECT COUNT(*) FROM table1 WHERE condition2) AS count2 FROM table2;

可以重写为：

WITH temp AS (SELECT COUNT(*) AS count1, (SELECT COUNT(*) AS count2 FROM table1 WHERE condition2) FROM table1 WHERE condition1) SELECT table2.column1, temp.count1, temp.count2 FROM table2 JOIN temp;

，减少了对table1的重复扫描。

生成执行计划阶段

经过查询重写后，MySQL 的查询优化器会根据重写后的查询语句生成执行计划。执行计划描述了 MySQL 将如何具体执行查询，包括表的访问顺序、使用的索引、连接方式等。例如，对于一个多表连接查询，执行计划可能决定先通过索引快速访问某一张表，然后再与其他表进行嵌套循环连接或者哈希连接，以最有效的方式获取满足查询条件的数据。

查询重写流程图

三·MySQL 查询重写的实现方式

使用 MySQL 内置的查询优化器

MySQL 的查询优化器会自动应用一系列查询重写规则。用户无需手动干预，只要提交符合语法规范的 SQL 查询，优化器就会在幕后进行查询重写操作。例如，在 MySQL 8.0 版本中，对于一些简单的子查询，优化器会自动将其转换为更高效的连接查询，提升查询性能。

自定义查询重写插件

对于一些特殊的业务需求或者复杂的查询场景，MySQL 允许用户编写自定义的查询重写插件。用户可以根据自己的业务规则和数据库特点，实现特定的查询重写逻辑。简单的自定义查询重写插件的代码（以 MySQL C API 为例）：

#include <mysql/mysql.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 自定义查询重写函数
char* custom_query_rewrite(char* original_query) {
    // 简单示例：将所有SELECT * 替换为 SELECT specific_columns
    char* new_query = (char*)malloc(strlen(original_query) + 1);
    strcpy(new_query, original_query);
    char* pos = strstr(new_query, "SELECT *");
    if (pos) {
        strcpy(pos, "SELECT column1, column2, column3");
    }
    return new_query;
}

int main() {
    MYSQL* conn;
    MYSQL_RES* result;
    MYSQL_ROW row;
    char* query = "SELECT * FROM table1 WHERE condition;";
    char* rewritten_query = custom_query_rewrite(query);

    conn = mysql_init(NULL);
    if (conn == NULL) {
        fprintf(stderr, "mysql_init() failed\\n");
        return 1;
    }

    if (mysql_real_connect(conn, "localhost", "user", "password", "database", 0, NULL, 0) == NULL) {
        fprintf(stderr, "mysql_real_connect() failed\\n");
        mysql_close(conn);
        return 1;
    }

    if (mysql_query(conn, rewritten_query)) {
        fprintf(stderr, "mysql_query() failed\\n");
        mysql_close(conn);
        return 1;
    }

    result = mysql_store_result(conn);
    // 处理查询结果
    while ((row = mysql_fetch_row(result))) {
        // 输出结果行
    }
    mysql_free_result(result);
    mysql_close(conn);
    free(rewritten_query);
    return 0;
}

custom_query_rewrite函数将查询语句中的SELECT *替换为具体的列名SELECT column1, column2, column3，用户可以根据实际需求编写更复杂的重写逻辑。

查询重写介绍图

四·MySQL 查询重写的优势与挑战

优势

提升查询性能：通过优化查询执行计划，减少资源消耗，显著提高查询速度，尤其对于复杂查询和大数据集效果明显。

简化开发工作：开发人员无需深入了解复杂的查询优化技巧，MySQL 的查询重写机制会自动处理，降低了开发成本。

适应不同场景：无论是小型应用还是大型企业级数据库系统，查询重写都能根据实际情况优化查询，提高系统整体性能。

挑战

规则复杂性：MySQL 内置的查询重写规则繁多且复杂，对于数据库管理员来说，理解和调试这些规则需要花费一定的时间和精力。

自定义插件难度：编写高质量的自定义查询重写插件需要开发人员具备深厚的数据库知识和编程技能，增加了开发难度。

性能平衡：在某些情况下，查询重写本身可能会消耗一定的资源，如何在查询重写的开销和最终性能提升之间找到平衡是一个挑战。

五·小结

MySQL 查询重写是提升数据库查询性能的重要手段，通过自动优化查询语句和执行计划，能够有效提高系统的响应速度和资源利用率。无论是使用 MySQL 内置的优化器，还是开发自定义的查询重写插件，都为数据库管理员和开发人员提供了强大的工具来优化查询。然而，在应用查询重写技术时，需要充分考虑其带来的规则复杂性、开发难度以及性能平衡等问题。随着 MySQL 的不断发展和完善，查询重写技术也将持续演进，为用户提供更高效、智能的数据库查询优化服务。

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