面试题：MySQL复杂子查询的优化与执行计划解读

Question

现有三个表`products`（`product_id`、`product_name`、`category_id`），`categories`（`category_id`、`category_name`），`orders_products`（`order_id`、`product_id`、`quantity`）。要找出每个类别中销量最高的产品名称及销量。请写出实现该功能的SQL语句，此SQL可能涉及子查询。使用`EXPLAIN`分析其执行计划，说明可能存在的性能瓶颈以及如何优化。

Answer 1

SQL语句

WITH RankedProducts AS (
    SELECT 
        p.product_id,
        p.product_name,
        op.quantity,
        ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY p.category_id ORDER BY op.quantity DESC) AS rn
    FROM 
        products p
    JOIN 
        orders_products op ON p.product_id = op.product_id
)
SELECT 
    c.category_name,
    rp.product_name,
    rp.quantity
FROM 
    categories c
LEFT JOIN 
    RankedProducts rp ON c.category_id = rp.product_id AND rp.rn = 1;

使用EXPLAIN分析执行计划

EXPLAIN 
WITH RankedProducts AS (
    SELECT 
        p.product_id,
        p.product_name,
        op.quantity,
        ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY p.category_id ORDER BY op.quantity DESC) AS rn
    FROM 
        products p
    JOIN 
        orders_products op ON p.product_id = op.product_id
)
SELECT 
    c.category_name,
    rp.product_name,
    rp.quantity
FROM 
    categories c
LEFT JOIN 
    RankedProducts rp ON c.category_id = rp.product_id AND rp.rn = 1;

可能存在的性能瓶颈

1. JOIN操作：products表与orders_products表的JOIN操作，如果表数据量较大，会消耗大量资源。特别是如果product_id列上没有索引，JOIN操作可能需要全表扫描。
2. 窗口函数：ROW_NUMBER()窗口函数计算每个类别内产品的销量排名，当数据量很大时，这可能导致性能问题。
3. LEFT JOIN：categories表与RankedProducts的LEFT JOIN操作，如果RankedProducts结果集较大，会影响性能。

优化措施

1. 添加索引：在products表的product_id和category_id列，以及orders_products表的product_id列上添加索引。

CREATE INDEX idx_products_product_id ON products(product_id);
CREATE INDEX idx_products_category_id ON products(category_id);
CREATE INDEX idx_orders_products_product_id ON orders_products(product_id);

2. 优化窗口函数：如果数据量极大，可以考虑通过预处理数据，将窗口函数的计算结果存储在物化视图中，以减少实时计算的开销。

CREATE MATERIALIZED VIEW RankedProductsMV AS
SELECT 
    p.product_id,
    p.product_name,
    op.quantity,
    ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY p.category_id ORDER BY op.quantity DESC) AS rn
FROM 
    products p
JOIN 
    orders_products op ON p.product_id = op.product_id;

然后使用物化视图进行查询：

SELECT 
    c.category_name,
    rpmv.product_name,
    rpmv.quantity
FROM 
    categories c
LEFT JOIN 
    RankedProductsMV rpmv ON c.category_id = rpmv.product_id AND rpmv.rn = 1;

3. 调整JOIN顺序：根据表的大小和数据分布，尝试调整JOIN的顺序，可能会提高性能。例如，如果categories表相对较小，可以将其放在JOIN操作的前面。