SQL Server 执行计划操作符详解——串联(Concatenation )

Posted 2020-11-10 binghou

前言：

       根据计划，本文开始讲述另外一个操作符串联（Concatenation），读者可以根据这个词（中英文均可）先幻想一下是干嘛的。其实还是挺直观，就是把东西连起来，那么下面我们来看看到底连什么？怎么连？什么时候连？

简介：

       串联操作符既是物理操作符，也是逻辑操作符，在中文版SQL Server的图形化执行计划中称为“串联”，在其他格式及英文版本中称为“Concatenation”。其图标为：

，它扫描多个输入并返回每个扫描的行。通常用于实现T-SQL中的UNION ALL。它可以有多个输入，但只有一个输出，就如多个集合UNION ALL一样，最终返回一个结果集，注意这里一直使用“集合/集”，关系数据库是基于集合论的，所以使用关系数据库时要以集合的思维去考虑问题。

       在执行计划中的每个操作符，都要实现三个方法/函数：Init()、GetNext()和Close()。前面说了，串联操作符是其中一种可以接受多个输入的操作符，这些输入会在Init()方法中处理。

       在Init()方法中，串联初始化然后建立所需的数据结构。然后在运行GetNext()方法读取输入集中的第一行及后续行，直到把输入集合里面的所有数据读取完毕为止。

环境搭建：

 

       下面创建一个测试表并循环插入10000行数据。

USE tempdb 

GO 

IF OBJECT_ID(‘TEST‘, ‘U‘) IS NOT NULL 

    DROP TABLE TEST 

GO 

CREATE TABLE Test ( 

    ID INT Identity(1, 1) PRIMARY KEY 

    ,Nome VARCHAR(250) DEFAULT NewID() 

    ) 

GO 

SET NOCOUNT ON 

GO 

INSERT INTO Test DEFAULT 

VALUES  

GO 10000 

串联演示：

 

       前面提到，串联主要用于实现T-SQL的UNION ALL ，那么现在就来看看UNION ALL的情况：

       开启实际执行计划并运行下面语句：

SELECT * FROM TEST 

UNION ALL 

SELECT * FROM TEST 

UNION ALL 

SELECT * FROM TEST 

UNION ALL 

SELECT * FROM TEST 

执行计划如下：

 

如果使用SET SHOWPLAN_TEXT ON来查看的话可以看到如下结果：

  

       这个图的含义是把4个“Clustered Index Scan”的结果塞到一个结果集，然后调用Init()和GetNext()方法去遍历这些数据，然后输出。另外需要说明的是这个操作符是根据T-SQL中结果集的出现顺序来处理的，为了证明这个想法，我们来改写一下语句：

SET SHOWPLAN_TEXT ON  

GO 

SELECT * FROM TEST 

WHERE ID<100 

UNION ALL 

SELECT * FROM TEST 

WHERE ID BETWEEN 101 AND 1000 

UNION ALL 

SELECT * FROM TEST 

WHERE ID BETWEEN 1001 AND 5000 

UNION ALL 

SELECT * FROM TEST 

WHERE ID >5001 

       然后看看输出：

 

       对比一下参数可得每个Clustered Index Seek的顺序和语句的出现顺序是一致的。另外读者可能留意到每行最后的ORDERED FORWARD，其含义是扫描索引的顺序是按照聚集索引的顺序并向前扫描。
       关于这个话题可以看看SQL Server技术内幕主要作者Kalen Delaney的博客：Ordered Seeks and Scans。

总结：

       本文主要演示了串联操作符的情况，并且主要以T-SQL中的UNION ALL来触发。由于目前没有任何资料显示是否仅UNION ALL才会使用，所以这里也不做绝对的判断，读者只需要知道这个操作符的含义、常见情景即可。另外读者可以使用UNION 来检查执行计划，实际上UNION 是不用串联的，因为它本质上需要去重，所以使用不同的操作符来实现，比如Merge Join，在后续再介绍。