在计算列中创建索引提高性能

Posted 2020-08-24 tohen

前言：
在理解计算列上的索引之前，先了解计算列的基本知识。计算列由可以使用同一表中的其他列的表达式计算得来。表达式可以是非计算列的列名、常量、函数，也可以是用一个或多个运算符连接的上述元素的任意组合。表达式不能为子查询。
默认情况下，计算列是一个虚拟的列，并且可以在调用时重新计算，直到在CREATE TABLE或者ALTER TABLE 命令中使用PERSISTED。
如果列定义成PERSISTED，会存放计算值，并存放在原始列上更新后的汇总值，不能对计算列进行INSERT、UPDATE。

准备工作：
首先要了解是否有需要在计算列上创建索引，计算列在下面情况可以考虑创建索引：
1、 如果计算列的数据来源于IMAGE,TEXT和NTEXT数据类型，只能作为非聚集索引的部分列。
2、 计算列表达式不能是REAL或者FLOAT数据类型。
3、 计算列必须明确。
4、 计算列必须具有稳定性。可以使用COLUMNPROPERTY函数的IsDeterministic属性来判断是否稳定。
5、 如果函数使用了任何函数，不管是自定义还是系统内置的，那么表和函数的拥有者必须是相同的。
6、 不能用于通过聚集函数获得的函数值上的列。
7、 需要开启下面的配置：
1、 ARITHABORT
2、 CONCAT_NULL_YIELDS_NULL
3、 QUOTED_IDENTIFIER
4、 ANSI_WARNINGS
5、 ANSI_NULLS
6、 ANSI_PADDING
7、 NUMERIC_ROUNDABORT——OFF，其他为ON 。

步骤：
1、 创建一个测试表：

USE AdventureWorks2012
GO
SET ANSI_NULLS ON
SET ANSI_PADDING ON
SET ANSI_WARNINGS ON
SET ARITHABORT ON
SET CONCAT_NULL_YIELDS_NULL ON
SET QUOTED_IDENTIFIER ON
SET NUMERIC_ROUNDABORT OFF

SELECT salesorderid ,
salesorderdetailid ,
carriertrackingnumber ,
orderqty ,
productid ,
specialofferid ,
unitprice
INTO salesorderdetaildemo
FROM AdventureWorks2012.sales.salesorderdetail
go

2、 现在创建一个用于计算列的自定义函数，并添加计算列NetPrice到新表中，这个列通过自定义函数UDFTotalAmount来计算值：

CREATE FUNCTION dbo.UDFTotalAmount
(
@TotalPrice NUMERIC(10, 3) ,
@Freight TINYINT
)
RETURNS NUMERIC(10, 3)
WITH SCHEMABINDING
AS
BEGIN
DECLARE @NetPrice NUMERIC(10, 3)
SET @NetPrice = @TotalPrice +( @totalprice * @Freight / 100 )
RETURN @NetPrice
END
GO

--添加计算列：
ALTER TABLE SalesOrderDetailDemo ADD [NetPrice] AS
dbo.UDFTotalAmount(OrderQty*UnitPrice,5)
GO

 

3、 现在在表上创建一个聚集索引。使得表不会再是堆表，然后按照前面说的，修改相关的SET选项，然后开启STATISTICS，记住目前没有创建任何索引在计算列上：

--创建聚集索引
CREATE CLUSTERED INDEX idx_SalesOrderID_SalesOrderDetailID_SalesOrderDetailDemo ON
SalesOrderDetailDemo(SalesOrderID,SalesOrderDetailID)
GO

--开启统计数据
SET STATISTICS IO ON
SET STATISTICS TIME ON
GO

--执行查询
SELECT *
FROM SalesOrderDetailDemo
WHERE NetPrice > 5000
GO

得到结果：

SQL Server 分析和编译时间:
CPU 时间= 920 毫秒，占用时间= 967 毫秒。
SQL Server 分析和编译时间:
CPU 时间= 0 毫秒，占用时间= 5 毫秒。

(3864 行受影响)
表‘salesorderdetaildemo‘。扫描计数1，逻辑读取757 次，物理读取0 次，预读0 次，lob 逻辑读取0 次，lob 物理读取0 次，lob 预读0 次。

SQL Server 执行时间:
CPU 时间= 780 毫秒，占用时间= 1643 毫秒。

4、 在创建索引到计算列前，先检查是否符合创建条件：

SELECT COLUMNPROPERTY(OBJECT_ID(‘SalesOrderDetailDemo‘), ‘NetPrice‘,
‘IsIndexable‘) AS ‘Indexable?‘ ,
COLUMNPROPERTY(OBJECT_ID(‘SalesOrderDetailDemo‘), ‘NetPrice‘,
‘IsDeterministic‘) AS ‘Deterministic?‘ ,
OBJECTPROPERTY(OBJECT_ID(‘UDFTotalAmount‘), ‘IsDeterministic‘) ,
‘UDFDeterministic?‘ ,
COLUMNPROPERTY(OBJECT_ID(‘SalesOrderDetailDemo‘), ‘NetPrice‘,
‘IsPrecise‘) AS ‘Precise?‘

5、 现在在计算列上创建索引，如果你前面说的条件都满足，那么可以创建了：

CREATE INDEX idx_SalesOrderDetailDemo_NetPrice
ON SalesOrderDetailDemo(NetPrice)
GO
然后再次执行查询：

SET STATISTICS IO ON
SET STATISTICS TIME ON
GO
SELECT *
FROM SalesOrderDetailDemo
WHERE NetPrice > 5000
GO

6、 结果如下：
SQL Server 分析和编译时间:
CPU 时间= 0 毫秒，占用时间= 0 毫秒。
SQL Server 分析和编译时间:
CPU 时间= 0 毫秒，占用时间= 0 毫秒。
SQL Server 分析和编译时间:
CPU 时间= 0 毫秒，占用时间= 3 毫秒。
SQL Server 分析和编译时间:
CPU 时间= 0 毫秒，占用时间= 0 毫秒。

(3864 行受影响)
表‘salesorderdetaildemo‘。扫描计数1，逻辑读取757 次，物理读取0 次，预读0 次，lob 逻辑读取0 次，lob 物理读取0 次，lob 预读0 次。

SQL Server 执行时间:
CPU 时间= 780 毫秒，占用时间= 1534 毫秒。



分析：
在计算列创建一个索引，存储键值到叶子节点并在SELECT的时候利用索引的统计信息，在大部分的情况下是工作得很好的。但是也有很多情况下不能用计算列。
在统计数据上，可以看到SQLServer Parse和Compile 时间还有SQLServer执行时间。如果数据量很大，那么创建了索引在计算列上的效能提高将会很明显。