大表分頁查詢非常慢，怎么辦？
一、問題復現
在實際的軟件系統開發過程中，隨著使用的用戶群體越來越多，表數據也會隨著時間的推移，單表的數據量會越來越大。
以訂單表為例，假如每天的訂單量在 4 萬左右，那么一個月的訂單量就是 120 多萬，一年就是 1400 多萬，隨著年數的增加和單日下單量的增加，訂單表的數據量會越來越龐大，訂單數據的查詢不會像最初那樣簡單快速，如果查詢關鍵字段沒有走索引，會直接影響到用戶體驗，甚至會影響到服務是否能正常運行！
下面我以某個電商系統的客戶表為例，數據庫是 Mysql，數據體量在 100 萬以上，詳細介紹分頁查詢下，不同階段的查詢效率情況（訂單表的情況也是類似的，只不過它的數據體量比客戶表更大）。
下面我們一起來測試一下，每次查詢客戶表時最多返回 100 條數據，不同的起始下，數據庫查詢性能的差異。
- 當起點位置在 0 的時候，僅耗時：18 ms
- 當起點位置在 1000 的時候，僅耗時：23 ms
- 當起點位置在 10000 的時候，僅耗時：54 ms
- 當起點位置在 100000 的時候，僅耗時：268 ms
- 當起點位置在 500000 的時候，僅耗時：1.16 s
- 當起點位置在 1000000 的時候，僅耗時：2.35 s
可以非常清晰的看出，隨著起點位置越大，分頁查詢效率成倍的下降，當起點位置在 1000000 以上的時候，對于百萬級數據體量的單表，查詢耗時基本上以秒為單位。
而事實上，一般查詢耗時超過 1 秒的 SQL 都被稱為慢 SQL，有的公司運維組要求的可能更加嚴格，比如小編我所在的公司，如果 SQL 的執行耗時超過 0.2s，也被稱為慢 SQL，必須在限定的時間內盡快優化，不然可能會影響服務的正常運行和用戶體驗。
對于千萬級的單表數據查詢，小編我剛剛也使用了一下分頁查詢，起點位置在 10000000，也截圖給大家看看，查詢耗時結果：39 秒！
沒有接觸過這么大數據體量的同學，可能多少對這種查詢結果會感到吃驚，事實上，這還只是數據庫層面的耗時，還沒有算后端服務的處理鏈路時間，以及返回給前端的數據渲染時間，以百萬級的單表查詢為例，如果數據庫查詢耗時 1 秒，再經過后端的數據封裝處理，前端的數據渲染處理，以及網絡傳輸時間，沒有異常的情況下，差不多在 3～4 秒之間，可能有些同學對這個請求時長數值還不太敏感。
據互聯網軟件用戶體驗報告，當平均請求耗時在1秒之內，用戶體驗是最佳的，此時的軟件也是用戶留存度最高的；2 秒之內，還勉強過的去，用戶能接受；當超過 3 秒，體驗會稍差；超過 5 秒，基本上會卸載當前軟件。
有的公司為了提升用戶體驗，會嚴格控制請求時長，當請求時長超過 3 秒，自動放棄請求，從而倒逼技術優化調整 SQL 語句查詢邏輯，甚至調整后端整體架構，比如引入緩存中間件 redis，搜索引擎 elasticSearch 等等。
繼續回到我們本文所需要探討的問題，當單表數據量到達百萬級的時候，查詢效率急劇下降，如何優化提升呢？
二、解決方案
下面我們一起來看看具體的解決辦法。
1. 方案一：查詢的時候，只返回主鍵 ID
我們繼續回到上文給大家介紹的客戶表查詢，將select *改成select id，簡化返回的字段，我們再來觀察一下查詢耗時。
- 當起點位置在 100000 的時候，僅耗時：73 ms
- 當起點位置在 500000 的時候，僅耗時：274 ms
- 當起點位置在 1000000 的時候，僅耗時：471 ms
可以很清晰的看到，通過簡化返回的字段，可以很顯著的成倍提升查詢效率。
實際的操作思路就是先通過分頁查詢滿足條件的主鍵 ID，然后通過主鍵 ID 查詢部分數據，可以顯著提升查詢效果。
-- 先分頁查詢滿足條件的主鍵ID
select id from bizuser order by id limit 100000,10;
-- 再通過分頁查詢返回的ID，批量查詢數據
select * from bizuser where id in (1,2,3,4,..);
2. 方案二：查詢的時候，通過主鍵 ID 過濾
這種方案有一個要求就是主鍵ID，必須是數字類型，實踐的思路就是取上一次查詢結果的 ID 最大值，作為過濾條件，而且排序字段必須是主鍵 ID，不然分頁排序順序會錯亂。
- 查詢 100000～1000100 區間段的數據，僅耗時：18 ms
- 查詢 500000～5000100 區間段的數據，僅耗時：18 ms
- 查詢 1000000～1000100 區間段的數據，僅耗時：18 ms
可以很清晰的看到，帶上主鍵 ID 作為過濾條件，查詢性能非常的穩定，基本上在20 ms內可以返回。
這種方案還是非常可行的，如果當前業務對排序要求不多，可以采用這種方案，性能也非常杠！
但是如果當前業務對排序有要求，比如通過客戶最后修改時間、客戶最后下單時間、客戶最后下單金額等字段來排序，那么上面介紹的【方案一】，比【方案二】查詢效率更高！
3. 方案三：采用 elasticSearch 作為搜索引擎
當數據量越來越大的時候，尤其是出現分庫分表的數據庫，以上通過主鍵 ID 進行過濾查詢，效果可能會不盡人意，例如訂單數據的查詢，這個時候比較好的解決辦法就是將訂單數據存儲到 elasticSearch 中，通過 elasticSearch 實現快速分頁和搜索，效果提升也是非常明顯。
關于 elasticSearch 的玩法，之前有給大家介紹過具體的實踐，這里不在過多撰書。
三、小結
不知道大家有沒有發現，上文中介紹的表主鍵 ID 都是數值類型的，之所以采用數字類型作為主鍵，是因為數字類型的字段能很好的進行排序。
但如果當前表的主鍵 ID 是字符串類型，比如 uuid 這種，就沒辦法實現這種排序特性，而且搜索性能也非常差，因此不建議大家采用 uuid 作為主鍵ID，具體的數值類型主鍵 ID 的生成方案有很多種，比如自增、雪花算法等等，都能很好的滿足我們的需求。
