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子查詢折疊是將SQL語(yǔ)句中多個(gè)子查詢根據(jù)某種規(guī)則進(jìn)行折疊，以減少SQL語(yǔ)句中子查詢的數(shù)量，從而加快SQL語(yǔ)句執(zhí)行速率的一種子查詢優(yōu)化手段。本文介紹了子查詢折疊的背景知識(shí)、子查詢折疊的折疊原理、使用方法以及示例等內(nèi)容。

背景知識(shí)

子查詢類型

PolarDB MySQL版支持的子查詢類型見下表：

子查詢類型	算子關(guān)鍵字	比較算子	備注
EXISTS	`EXISTS`、`NOT EXISTS`	無(wú)	無(wú)
IN	`IN`、`NOT IN`	無(wú)	無(wú)
ANY	無(wú)	=、!=、<、<=、<、>=	如`WHERE t.a > ANY(select t2.a ...)`
ALL	無(wú)	=、!=、<、<=、<、>=	如`WHERE t.a < ALL(select t2.a ...)`
單行標(biāo)量子查詢	如`WHERE t.a < (SELECT MIN(t2.a) ...)`，子查詢折疊功能不考慮此子查詢類型。

同類型子查詢：如果子查詢類型與對(duì)應(yīng)的算子關(guān)鍵字一致，則稱之為同類型子查詢。如兩個(gè)子查詢都是EXISTS，或者兩個(gè)子查詢都是> ANY，則為同類型子查詢。
互斥子查詢：如果子查詢類型與對(duì)應(yīng)的算子關(guān)鍵字語(yǔ)義相反，則稱之為互斥子查詢。如EXISTS與NOT EXISTS即為一對(duì)互斥子查詢，IN與NOT IN為一對(duì)互斥子查詢。更多互斥子查詢參考如下表：
子查詢
互斥子查詢
EXISTS
NOT EXISTS
IN
NOT IN
= ANY
!= ALL
!= ANY
= ALL
< ANY
>= ALL或> ALL
<= ANY
> ALL
> ANY
<= ALL或< ALL
>= ANY
< ALL

子查詢包含關(guān)系

子查詢的右側(cè)結(jié)果集是一個(gè)集合。集合有三種包含關(guān)系：左子集、右子集、相等。如果集合沒(méi)有包含關(guān)系，則稱之為不可比較。下文以左子集為例進(jìn)行介紹。

左子集：若子查詢左側(cè)的集合是右側(cè)集合的子集，則稱為左子集。示例如下：

SELECT a
FROM t
WHERE EXISTS (
		SELECT /*+ subq1 */ t2.a
		FROM t2
		WHERE t2.a > 10
	)
	AND EXISTS (
		SELECT /*+ subq2 */ t2.a
		FROM t2
	)

從上述示例中可以看出，左側(cè)subq1的條件更嚴(yán)格，結(jié)果集更小，是右側(cè)subq2集合的子集，所以稱為左子集。

子查詢折疊功能概述

說(shuō)明

折疊的對(duì)象可以出現(xiàn)在WHERE、HAVING、JOIN ON條件的任何位置上，子查詢同時(shí)出現(xiàn)在AND/OR邏輯算子下。

子查詢可以是EXISTS、IN子查詢，ALL或ALL子查詢，支持所有的運(yùn)算算子。

同類型子查詢

如果兩個(gè)子查詢的集合具備包含關(guān)系，則消除其中一個(gè)。具體規(guī)則如下：

子查詢間邏輯運(yùn)算	左右子查詢類型	子查詢包含關(guān)系	限制	折疊類型	折疊說(shuō)明
AND	同為EXISTS、IN、ANY、ALL	左子集、相等	無(wú)	消除	消除右子集，保留左子查詢。參考示例一：AND條件下子查詢消除。
	同為EXISTS、IN、ANY、ALL	右子集	無(wú)	消除	消除左子集，保留右子查詢。
	同為NOT EXISTS、NOT IN、!= ALL	不可比較	僅限SPJ子查詢，或僅含SPJ+HAVING。僅有WHERE條件或HAVING條件不一致。	合并（不總是最優(yōu)）說(shuō)明不總是最優(yōu)是指折疊后執(zhí)行效率可能比折疊前差，并不能保證一定是一個(gè)正收益優(yōu)化。實(shí)際上需要配合基于CBQT組件才能決定是否應(yīng)用當(dāng)前規(guī)則。	合并二者的WHERE或HAVING條件，合并為一個(gè)新的子查詢。參考示例一：AND條件下的子查詢合并。
OR	同為EXISTS、IN、ANY、ALL	左子集、相等	無(wú)	消除	消除左子集，保留右子集。參考示例二：OR條件下子查詢消除。
	同為EXISTS、IN、ANY、ALL	右子集	無(wú)	消除	消除右子集，保留左子集。
	同為EXISTS、IN、ANY	不可比較	僅限SPJ子查詢，或僅含SPJ+HAVING。僅有WHERE條件或HAVING條件不一致。	合并（不總是最優(yōu)）	合并二者的WHERE或HAVING條件，合并為一個(gè)新的子查詢。參考示例二：OR條件下的子查詢合并。

互斥子查詢

如果兩個(gè)子查詢的集合具備包含關(guān)系，依賴于邏輯運(yùn)算上下文可以整體改寫為TRUE或FALSE，或者將兩個(gè)子查詢合二為一，生成一個(gè)新的子查詢。具體規(guī)則如下：

子查詢間邏輯運(yùn)算	左右子查詢類型	子查詢包含關(guān)系	限制	折疊類型	折疊說(shuō)明
AND	EXISTS與NOT EXISTS IN與NOT IN	左子集、相等	無(wú)	消除	將AND條件改寫為FALSE。參考示例一：EXISTS互斥類型沖突。
	EXISTS與NOT EXISTS	右子集	子查詢的查詢塊不能是UNION。僅WHERE條件不同，其余部分相同。子查詢內(nèi)部支持存在嵌套子查詢。	合并（不總是最優(yōu)）	合并集合，增加`HAVING SUM(CASE WHEN extra_cond THEN 1 ELSE 0 END) ==0`條件。參考示例四：EXISTS互斥子查詢合并。
	!=ANY與=ALL <ANY與>=ALL或 >ALL <=ANY與>ALL >ANY與<=ALL或 <ALL >=ANY與<ALL	左子集、相等	無(wú)	消除	將AND條件改寫為FALSE。參考示例二：ANY或ALL互斥類型沖突。
	IN與NOT IN =ANY與!=ALL	右子集	子查詢的查詢塊不能是UNION。僅WHERE或HAVING條件不同，其余部分相同。子查詢內(nèi)部支持存在嵌套子查詢。	合并（總是最優(yōu)）	合并集合，增加LNNVL算子折疊總是最優(yōu)，默認(rèn)折疊。參考示例五：ANY或ALL互斥子查詢合并。
OR	EXISTS與NOT EXISTS	右子集	無(wú)	消除	將OR條件改寫為TRUE。參考示例三：OR條件下EXISTS查詢消除。

使用前提

集群版本需為PolarDB MySQL版8.0版本且修訂版本需為8.0.2.2.23或以上。如何查看集群版本，請(qǐng)參見查詢版本號(hào)。

使用方法

您可以通過(guò)將參數(shù)loose_polar_optimizer_switch的值設(shè)置為coalesce_subquery=on來(lái)開啟子查詢折疊功能，以及將參數(shù)force_coalesce_subquery的值設(shè)置為ON來(lái)開啟子查詢合并功能。設(shè)置參數(shù)值的具體操作請(qǐng)參見設(shè)置集群參數(shù)和節(jié)點(diǎn)參數(shù)。

參數(shù)名稱

級(jí)別

描述

loose_polar_optimizer_switch

Global

僅開啟或關(guān)閉子查詢折疊功能。默認(rèn)不做子查詢合并。

取值范圍如下：

coalesce_subquery=on：開啟子查詢折疊功能。
coalesce_subquery=off：關(guān)閉子查詢折疊功能。

force_coalesce_subquery

Global

開啟或關(guān)閉子查詢合并功能，子查詢折疊規(guī)則表格中的不總是最優(yōu)折疊會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行。

取值范圍如下：

OFF（默認(rèn)值）：關(guān)閉子查詢合并功能。
ON：開啟子查詢合并功能。

說(shuō)明

您可以在會(huì)話中設(shè)置該參數(shù)的值。示例如下：
```
SET force_coalesce_subquery=ON;
```

您也可以使用HINT語(yǔ)法指定需要折疊的子查詢。示例如下：

DESC SELECT /*+SUBQUERY_COALESCE(qb1, qb2) SUBQUERY_COALESCE(qb3, qb4) */  * FROM t1 LEFT JOIN t2 ON t1.a = any (SELECT  /*+ QB_NAME(qb1) */ a FROM t2 ) AND
t1.a != ALL (SELECT  /*+ QB_NAME(qb2) */ a FROM t2 WHERE  a <100) HAVING  t1.b = ANY (SELECT  /*+ QB_NAME(qb3) */  b FROM t2 ) AND
t1.b != ALL (SELECT  /*+ QB_NAME(qb4) */  b FROM t2 WHERE  b <1);

示例

同類型子查詢消除

示例一：AND條件下子查詢消除

SELECT * FROM t1 WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM t2 WHERE c2 = 0)  --子查詢1
	AND EXISTS (SELECT 1 FROM t2); 		              --子查詢2

其中，子查詢1是子查詢2的子集，因此直接消除子查詢2。消除后的SQL語(yǔ)句如下：

SELECT * FROM t1 WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM t2 WHERE c2 = 0);

示例二：OR條件下子查詢消除

SELECT * FROM t1 WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM t2 WHERE c2 = 0)  --子查詢1
	or EXISTS (SELECT 1 FROM t2);		              --子查詢2

其中，子查詢1被消除掉，OR條件改寫為EXISTS (SELECT 1 FROM t2)，保留大集合。消除后的SQL語(yǔ)句如下：

SELECT * FROM t1 WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM t2);

同類型子查詢合并

示例一：AND條件下的子查詢合并

SELECT * FROM t1 WHERE NOT EXISTS (SELECT t1.a AS f FROM t1 WHERE a >10 AND b < 10)
AND NOT EXISTS (SELECT a FROM t1 WHERE a > 10  AND c <3);

合并后的SQL語(yǔ)句如下：

SELECT * FROM t1 WHERE NOT EXISTS (SELECT t1.a AS f FROM t1 WHERE a >10 AND (b < 10 OR c <3);

示例二：OR條件下的子查詢合并

SELECT * FROM t1 WHERE EXISTS (SELECT t1.a AS f FROM t1 WHERE a >10 AND b < 10)
OR EXISTS (SELECT a FROM t1 WHERE a > 10 AND c <3);

合并后的SQL語(yǔ)句如下：

SELECT * FROM t1 WHERE EXISTS (SELECT t1.a AS f FROM t1 WHERE a >10 AND (b < 10 OR c <3);

互斥子查詢消除

示例一：EXISTS互斥類型沖突

適用場(chǎng)景：EXISTS與NOT EXISTS、IN或NOT IN

SELECT * FROM t1 WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM t2 WHERE c1 = 0)  --子查詢1
      AND NOT EXISTS (SELECT 1 FROM t2); 		--子查詢2

將AND條件改寫為FALSE，改寫后的SQL語(yǔ)句如下：

SELECT * FROM t1 WHERE false;

示例二：ANY或ALL互斥類型沖突

適用場(chǎng)景：

>ANY與<ALL、<=ALL
<ANY與>ALL、>=ALL

SELECT * FROM t1 WHERE t1.c1 > ANY (SELECT c1 FROM t2 WHERE c1 > 10 AND c2 > 1)
                   AND t1.c1 < ALL (SELECT c1 FROM t2 WHERE  c1 > 10);

將AND條件改寫為FALSE，改寫后的SQL語(yǔ)句如下：

SELECT * FROM t1 WHERE false; //ANY是ALL集合的子集

示例三：OR條件下EXISTS查詢消除

SELECT * FROM t1 WHERE exists (SELECT 1 FROM t2 )  --子查詢1
      OR NOT exists (SELECT 1 FROM t2 WHERE c1 = 0);		--子查詢2

將OR條件改寫為TRUE，改寫后的SQL語(yǔ)句如下：

SELECT * FROM t1 WHERE true; //子查詢2是子查詢1的子集

示例四：EXISTS互斥子查詢合并

SELECT * FROM t1 WHERE EXIST (SELECT 1 FROM t2) 	    --子查詢1
	 AND NOT EXIST (SELECT 1 FROM t2 WHERE c2 = 0);      --子查詢2

合并集合，增加HAVING SUM(CASE WHEN extra_cond THEN 1 ELSE 0 END) ==0條件。合并后的SQL語(yǔ)句如下：

SELECT * FROM t1 WHERE EXIST (SELECT 1 FROM t2 HAVING SUM (CASE WHEN extra_cond THEN 1 ELSE 0 END) ==0);

說(shuō)明

合并不總是最優(yōu)的，您需要基于代價(jià)選擇是否進(jìn)行折疊，如確認(rèn)改寫較優(yōu)，需將參數(shù)force_coalesce_subquery的值設(shè)置為ON來(lái)開啟子查詢合并功能。

基于TPCH Q21熱數(shù)據(jù)，開啟子查詢折疊功能前后的查詢耗時(shí)如下，耗時(shí)短表示改寫更優(yōu)：

示例五：ANY或ALL互斥子查詢合并

適用場(chǎng)景：

IN與NOT IN，并且NOT IN集合更小，是左側(cè)子集。
=ANY與 != ALL ，并且ALL集合更小，是左側(cè)子集。

SELECT * FROM t1 WHERE t1.c1 = ANY (SELECT c1 FROM t2 WHERE c1 > 10) AND
t1.c1 != ALL (SELECT c1 FROM t2 WHERE  c1 > 100);

合并集合，增加LNNVL算子。合并后的SQL語(yǔ)句如下：

SELECT * FROM t1 WHERE t1.c1 = 
ANY (SELECT c1 FROM t2 WHERE c1 > 10 AND LNNVL(c1 >100));

子查詢	互斥子查詢
`EXISTS`	`NOT EXISTS`
`IN`	`NOT IN`
`= ANY`	`!= ALL`
`!= ANY`	`= ALL`
`< ANY`	`>= ALL`或`> ALL`
`<= ANY`	`> ALL`
`> ANY`	`<= ALL`或`< ALL`
`>= ANY`	`< ALL`

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背景知識(shí)

子查詢類型

子查詢包含關(guān)系

子查詢折疊功能概述

同類型子查詢

互斥子查詢

使用前提

使用方法

示例

同類型子查詢消除

示例一：AND條件下子查詢消除

示例二：OR條件下子查詢消除

同類型子查詢合并

示例一：AND條件下的子查詢合并

示例二：OR條件下的子查詢合并

互斥子查詢消除

示例一：EXISTS互斥類型沖突

示例二：ANY或ALL互斥類型沖突

示例三：OR條件下EXISTS查詢消除

示例四：EXISTS互斥子查詢合并

示例五：ANY或ALL互斥子查詢合并