原来count(*)是接口性能差的真凶

小灰灰 2023-10-09 17:08 14阅读 0赞

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### 前言 ###

最近我在公司优化过几个慢查询接口的性能，总结了一些心得体会拿出来跟大家一起分享一下，希望对你会有所帮助。

我们使用的数据库是`Mysql8`，使用的存储引擎是`Innodb`。这次优化除了`优化索引`之外，更多的是在优化`count(*)`。

通常情况下，分页接口一般会查询两次数据库，第一次是获取具体数据，第二次是获取总的记录行数，然后把结果整合之后，再返回。

查询具体数据的sql，比如是这样的：\`

select id,name from user limit 1,20;

它没有性能问题。

但另外一条使用count(\*)查询总记录行数的sql，例如：

select count(*) from user;

却存在性能差的问题。

为什么会出现这种情况呢？

### 1 count(\*)为什么性能差？ ###

在Mysql中，`count(*)`的作用是统计表中记录的总行数。

而`count(*)`的性能跟存储引擎有直接关系，并非所有的存储引擎，`count(*)`的性能都很差。

在Mysql中使用最多的存储引擎是：`innodb`和`myisam`。

在myisam中会把总行数保存到磁盘上，使用count(\*)时，只需要返回那个数据即可，无需额外的计算，所以执行效率很高。

而innodb则不同，由于它支持事务，有`MVCC`（即多版本并发控制）的存在，在同一个时间点的不同事务中，同一条查询sql，返回的记录行数可能是不确定的。

在innodb使用count(\*)时，需要从存储引擎中一行行的读出数据，然后累加起来，所以执行效率很低。

如果表中数据量小还好，一旦表中数据量很大，innodb存储引擎使用count(\*)统计数据时，性能就会很差。

### 2 如何优化count(\*)性能？ ###

从上面得知，既然`count(*)`存在性能问题，那么我们该如何优化呢？

我们可以从以下几个方面着手。

#### 2.1 增加redis缓存 ####

对于简单的count(\*)，比如：统计浏览总次数或者浏览总人数，我们可以直接将接口使用redis缓存起来，没必要实时统计。

当用户打开指定页面时，在缓存中每次都设置成count = count+1即可。

用户第一次访问页面时，redis中的count值设置成1。用户以后每访问一次页面，都让count加1，最后重新设置到redis中。![f44c825aeb012b69153f3bc431b7a776.png][]这样在需要展示数量的地方，从redis中查出count值返回即可。

该场景无需从数据埋点表中使用count(\*)实时统计数据，性能将会得到极大的提升。

不过在高并发的情况下，可能会存在缓存和数据库的数据不一致的问题。

但对于统计浏览总次数或者浏览总人数这种业务场景，对数据的准确性要求并不高，容忍数据不一致的情况存在。

#### 2.2 加二级缓存 ####

对于有些业务场景，新增数据很少，大部分是统计数量操作，而且查询条件很多。这时候使用传统的count(\*)实时统计数据，性能肯定不会好。

假如在页面中可以通过id、name、状态、时间、来源等，一个或多个条件，统计品牌数量。

这种情况下用户的组合条件比较多，增加联合索引也没用，用户可以选择其中一个或者多个查询条件，有时候联合索引也会失效，只能尽量满足用户使用频率最高的条件增加索引。

也就是有些组合条件可以走索引，有些组合条件没法走索引，这些没法走索引的场景，该如何优化呢？

答：使用`二级缓存`。

二级缓存其实就是内存缓存。

我们可以使用`caffine`或者`guava`实现二级缓存的功能。

目前`SpringBoot`已经集成了caffine，使用起来非常方便。

只需在需要增加二级缓存的查询方法中，使用`@Cacheable`注解即可。

@Cacheable(value = "brand", , keyGenerator = "cacheKeyGenerator")
       public BrandModel getBrand(Condition condition) {
           return getBrandByCondition(condition);
       }

然后自定义cacheKeyGenerator，用于指定缓存的key。

public class CacheKeyGenerator implements KeyGenerator {
        @Override
        public Object generate(Object target, Method method, Object... params) {
            return target.getClass().getSimpleName() + UNDERLINE
                    + method.getName() + ","
                    + StringUtils.arrayToDelimitedString(params, ",");
        }
    }

这个key是由各个条件组合而成。

这样通过某个条件组合查询出品牌的数据之后，会把结果缓存到内存中，设置过期时间为5分钟。

后面用户在5分钟内，使用相同的条件，重新查询数据时，可以直接从二级缓存中查出数据，直接返回了。

这样能够极大的提示count(\*)的查询效率。

但是如果使用二级缓存，可能存在不同的服务器上，数据不一样的情况。我们需要根据实际业务场景来选择，没法适用于所有业务场景。

#### 2.3 多线程执行 ####

不知道你有没有做过这样的需求：统计有效订单有多少，无效订单有多少。

这种情况一般需要写两条sql，统计有效订单的sql如下：

select count(*) from order where status=1;

统计无效订单的sql如下：

select count(*) from order where status=0;

但如果在一个接口中，同步执行这两条sql效率会非常低。

这时候，可以改成成一条sql：

select count(*),status from order
    group by status;

使用`group by`关键字分组统计相同status的数量，只会产生两条记录，一条记录是有效订单数量，另外一条记录是无效订单数量。

但有个问题：status字段只有1和0两个值，重复度很高，区分度非常低，不能走索引，会全表扫描，效率也不高。

还有其他的解决方案不？

答：使用多线程处理。

我们可以使用`CompleteFuture`使用两个`线程`异步调用统计有效订单的sql和统计无效订单的sql，最后汇总数据，这样能够提升查询接口的性能。

#### 2.4 减少join的表 ####

大部分的情况下，使用count(\*)是为了实时统计总数量的。

但如果表本身的数据量不多，但join的表太多，也可能会影响count(\*)的效率。

比如在查询商品信息时，需要根据商品名称、单位、品牌、分类等信息查询数据。

这时候写一条sql可以查出想要的数据，比如下面这样的：

select count(*)
    from product p
    inner join unit u on p.unit_id = u.id
    inner join brand b on p.brand_id = b.id
    inner join category c on p.category_id = c.id
    where p.name='测试商品' and u.id=123 and b.id=124 and c.id=125;

使用product表去`join`了unit、brand和category这三张表。

其实这些查询条件，在product表中都能查询出数据，没必要join额外的表。

我们可以把sql改成这样：

select count(*)
    from product
    where name='测试商品' and unit_id=123 and brand_id=124 and category_id=125;

在count(\*)时只查product单表即可，去掉多余的表join，让查询效率可以提升不少。

#### 2.5 改成ClickHouse ####

有些时候，join的表实在太多，没法去掉多余的join，该怎么办呢？

比如上面的例子中，查询商品信息时，需要根据商品名称、单位名称、品牌名称、分类名称等信息查询数据。

这时候根据product单表是没法查询出数据的，必须要去`join`：unit、brand和category这三张表，这时候该如何优化呢？

答：可以将数据保存到`ClickHouse`。

ClickHouse是基于`列存储`的数据库，不支持事务，查询性能非常高，号称查询十几亿的数据，能够秒级返回。

为了避免对业务代码的嵌入性，可以使用`Canal`监听`Mysql`的`binlog`日志。当product表有数据新增时，需要同时查询出单位、品牌和分类的数据，生成一个新的结果集，保存到ClickHouse当中。

查询数据时，从ClickHouse当中查询，这样使用count(\*)的查询效率能够提升N倍。

> 需要特别提醒一下：使用ClickHouse时，新增数据不要太频繁，尽量批量插入数据。

其实如果查询条件非常多，使用ClickHouse也不是特别合适，这时候可以改成`ElasticSearch`，不过它跟Mysql一样，存在`深分页`问题。

### 3 count的各种用法性能对比 ###

既然说到count(\*)，就不能不说一下count家族的其他成员，比如：count(1)、count(id)、count(普通索引列)、count(未加索引列)。

那么它们有什么区别呢？

*  count(\*) ：它会获取所有行的数据，不做任何处理，行数加1。
 *  count(1)：它会获取所有行的数据，每行固定值1，也是行数加1。
 *  count(id)：id代表主键，它需要从所有行的数据中解析出id字段，其中id肯定都不为NULL，行数加1。
 *  count(普通索引列)：它需要从所有行的数据中解析出普通索引列，然后判断是否为NULL，如果不是NULL，则行数+1。
 *  count(未加索引列)：它会全表扫描获取所有数据，解析中未加索引列，然后判断是否为NULL，如果不是NULL，则行数+1。

由此，最后count的性能从高到低是：

> count(\*) ≈ count(1) > count(id) > count(普通索引列) > count(未加索引列)

所以，其实`count(*)`是最快的。

意不意外，惊不惊喜？

千万别跟`select *` 搞混了。

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