SQL Server-分页方式、ISNULL与COALESCE性能分析

前言

上一节我们讲解了数据类型以及字符串中几个需要注意的地方，这节我们继续讲讲字符串行数同时也讲其他内容和穿插的内容，简短的内容，深入的讲解，Always to review the basics。

 分页方式

在SQL 2005或者SQL 2008中我们是利用ROW_NUMBER开窗函数来进行分页的，关于开窗函数，我们在SQL进阶中会详细讲讲。如下：

USE TSQL2012
GO

DECLARE @StartRow INT
DECLARE @EndRow INT
SET @StartRow = 31
SET @EndRow = 40

SELECT  [address], [city], [region]
FROM (
SELECT [SC].[address], [SC].[city], [SC].[region],
ROW_NUMBER() OVER(
ORDER BY [SC].[address], [SC].[city],[SC].[custid]) AS RowNumber
FROM Sales.Customers SC) SaleCustomer
WHERE RowNumber > @StartRow AND RowNumber < @EndRow
ORDER BY [address], [city], [region];

上面代码想必就不需要我解释了，同时利用视图也可以进行分页

WITH SaleCustomer AS
(
SELECT [SC].[address], [SC].[city], [SC].[region],
ROW_NUMBER() OVER(
ORDER BY [SC].[address], [SC].[city],[SC].[custid]) AS RowNumber
FROM Sales.Customers SC)
SELECT [address], [city], [region]
FROM SaleCustomer
WHERE RowNumber > @StartRow AND RowNumber < @EndRow
ORDER BY [address], [city], [region]
GO

下面我们来看看这二者利用SQL查询语句和视图有没有性能上的差异呢？来，检验就是。

从这里我们可以看出，二者在性能开销上并没有什么不同，大部分情况下应该是一样的。但是在SQL 2011之后版本则出现新的语法来实现分页，估计我们依然还是利用的ROW_NUMBER，可能是为了能够兼容SQL版本到2005，利用OFFSET-FETCH来进行筛选过滤，它是基于SQL 2011之后才有。上述我们是取从31到40之间的数据，如果用OFFSET-FETCH实现，我们看这个函数字面意思就能知道跳过多少数据然后抓取多少数据，所以我们需要跳过前面30条数据，需要取接下来10条数据。

USE TSQL2012
GO

DECLARE @PageSize INT = 10, @PageIndex INT = 3
SELECT *
FROM Sales.Customers
ORDER BY custid
OFFSET @PageIndex * @PageSize ROWS
FETCH NEXT 10 ROWS ONLY
GO

如果对SQL版本要求不低的话，利用OFFSET-FETCH来实现简直爽爆了。

COALESCE compare to ISNULL

上一节我们讲了讲一些字符串函数，其中漏掉了一个字符串函数即COALESCE，这个函数在SQL 2008+上才有，其中还有其他几个类似对字符串函数的处理，我们一起来看下。msdn对其定义为：按顺序计算变量并返回最初不等于 NULL 的第一个表达式的当前值。返回数据类型优先级最高的 expression 的数据类型。 如果所有表达式都不可为 Null，则结果的类型也不可为 Null。如果所有参数均为 NULL，则 COALESCE 返回 NULL。至少应有一个 Null值为NULL 类型。说白了就是对NULL的处理。我们简单来看下一个例子。

USE TSQL2012
GO

SELECT custid, country, region, city,
 country + COALESCE(N''+ region, N'') + N',' + city AS location
FROM Sales.Customers

上述我们可以看到，我们通过COALESCE函数来对NULL用空字符串来代替进行处理。SQL 2012也引入了CONCAT函数来接收一个要连接的输入列表并自动以空字符串替换NULL，上述同样可以用CONCAT函数来代替。

USE TSQL2012
GO

SELECT custid, country, region, city,
 country + CONCAT(country,N''+ region, N',' + city) AS location
FROM Sales.Customers

同时我们看到下图知道，CONCAT函数参数至少要有两个：

msdn对CONCAT函数解释为：CONCAT 采用可变数量的字符串参数，并将它们串联成单个字符串。 它需要至少两个输入值；否则将引发错误。 所有参数都隐式转换为字符串类型，然后串联在一起。 Null 值被隐式转换为空字符串。 如果所有参数都为 Null，则返回 varchar(1) 类型的空字符串。 隐式转换为字符串的过程遵循现有的数据类型转换规则。  

我们继续回到COALESCE函数，主要看看它与ISNULL函数的区别。

COALESCE与ISNULL函数探讨

可能有些人认为ISNULL比COALESCE函数更快，或者有人认为ISNULL和COALESCE函数是等同，更有人认为应该倾向于使用COALESCE函数，因为它是 ANSI SQL标准函数。认为归认为，那么两者到底有何不同呢，我们一起来看下。

（1）COALESCE和ISNULL处理数据类型优先不同

COALESCE函数决定类型输出基于数据类型优先【data type precedence】，所以如下在处理INT时，DATETIME优先级高于INT。

DECLARE @int INT, @datetime DATETIME;SELECT COALESCE(@datetime, 0);SELECT COALESCE(@int, CURRENT_TIMESTAMP);

而对于ISNULL函数，数据类型不受数据类型优先影响，而是通过函数参数列表第一项影响，ISNULL在于交换而COALESCE在于所有参数查询的合并。

DECLARE @int INT, @datetime DATETIME;SELECT ISNULL(@datetime, 0);

我们看看进行如下操作会如何

DECLARE @int INT, @datetime DATETIME;SELECT ISNULL(@int, CURRENT_TIMESTAMP);

此时会出现无法将DATETIME转换为INT

此时我们需要显式进行如下转换才行

DECLARE @int INT, @datetime DATETIME;SELECT ISNULL(@int, CONVERT(INT,CURRENT_TIMESTAMP));SELECT ISNULL(@int, CAST(CURRENT_TIMESTAMP AS INT));

（2）ISNULL会造成数据丢失

我们再来看二者的对比的例子

DECLARE @c5 VARCHAR(5);SELECT 'COALESCE', COALESCE(@c5, 'Jeffcky Wang')UNION ALLSELECT 'ISNULL',   ISNULL(@c5,   'Jeffcky Wang');

上述我们定义字符串变量长度为5，而利用ISNULL字符串却被截取了，在这里我们可以认为ISNULL会导致数据的丢失而非出错。为什么会出现这样的结果呢？上述我们已经讲过ISNULL受第一个参数影响，其长度定义为5，所以只能为5，这是会进行截取，而COALESCE函数着眼于检测所有元素，此时为12所以会完全进行返回。我们通过运行如下就可以看出。

DECLARE @c5 VARCHAR(5);
SELECT 
  c = COALESCE(@c5, 'Jeffcky Wang'), 
  i = ISNULL(@c5, 'Jeffcky Wang')
INTO dbo.TestISNULL_COALESCE
SELECT name, t = TYPE_NAME(system_type_id), max_length, is_nullable
  FROM sys.columns
  WHERE [object_id] = OBJECT_ID('dbo.TestISNULL_COALESCE');

我们看到上述COALESCE合并的结果是可空的而ISNULL不是，有一点点不同。

（3）COALESCE对列计算时需要持久化

接下来我们看看二者最大的不同，我们通过计算列并且在其上面创建主键或者非空约束，看看ISNULL和COALESCE的区别

CREATE TABLE dbo.CreateISNULL(  a INT,  b AS ISNULL(a, 15) PRIMARY KEY);

我们再来看看COALESCE函数来计算列

CREATE TABLE dbo.CreateCOALESCE(  a INT,  b AS COALESCE(a, 15) PRIMARY KEY);

很明显我们需要对列进行持久化，通过添加PERSISTED关键字，如下即可。

CREATE TABLE dbo.CreateCOALESCE(  a INT,  b AS COALESCE(a, 15) PERSISTED PRIMARY KEY);

我们再来看看一个二者的不同

DECLARE @c CHAR(10);SELECT 'x' + COALESCE(@c, '') + 'y';SELECT 'x' + ISNULL(@c, '') + 'y';

我们到这里其实我们可以稍微概括下二者的区别：ISNULL着重于替换，而COALESCE着重于合并。COALESCE显示忽略了NULL并用空字符串填充并压缩，而ISNULL对NULL会用空字符串填充但不会压缩。

（4）COALESCE函数支持超过两个参数 

对于多个参数输入，ISNULL函数需要嵌套调用，而COALESCE能够处理任何数量，至于上限不知，所以对于多个参数使用COALESCE更加，如下使用多个参数输入。

SELECT COALESCE(a, b, c, d, e, f, g) FROM dbo.table;

而对于ISNULL，我们需要这样做

SELECT ISNULL(a, ISNULL(b, ISNULL(c, ISNULL(d, ISNULL(e, ISNULL(f, g)))))) FROM dbo.table;

二者最终执行时和利用CASE一样

CASE         WHEN [tempdb].[dbo].[table].[a] IS NOT NULL THEN [tempdb].[dbo].[table].[a]
  ELSE CASE WHEN [tempdb].[dbo].[table].[b] IS NOT NULL THEN [tempdb].[dbo].[table].[b]
  ELSE CASE WHEN [tempdb].[dbo].[table].[c] IS NOT NULL THEN [tempdb].[dbo].[table].[c]
  ELSE CASE WHEN [tempdb].[dbo].[table].[d] IS NOT NULL THEN [tempdb].[dbo].[table].[d]
  ELSE CASE WHEN [tempdb].[dbo].[table].[e] IS NOT NULL THEN [tempdb].[dbo].[table].[e]
  ELSE CASE WHEN [tempdb].[dbo].[table].[f] IS NOT NULL THEN [tempdb].[dbo].[table].[f]
  ELSE [tempdb].[dbo].[table].[g] END END END END END END

（5）COALESCE和ISNULL二者性能比较

我们来运行如下查询

DBCC DROPCLEANBUFFERS;
DECLARE 
 @a    VARCHAR(5),  -- = 'str_a', -- this line changed per test
 @b    VARCHAR(5),  -- = 'str_b', -- this line changed per test
 @v    VARCHAR(5), 
 @x    INT          = 0,
 @time DATETIME2(7) = SYSDATETIME();
WHILE @x <= 500000BEGIN
 SET @v = COALESCE(@a, @b); --COALESCE
 SET @x += 1;
END
SELECT DATEDIFF(MILLISECOND, @time, SYSDATETIME());
GO

DBCC DROPCLEANBUFFERS;
DECLARE 
 @a    VARCHAR(5),  -- = 'str_a', -- this line changed per test
 @b    VARCHAR(5),  -- = 'str_b', -- this line changed per test
 @v    VARCHAR(5), 
 @x    INT          = 0,
 @time DATETIME2(7) = SYSDATETIME();
WHILE @x <= 500000BEGIN
 SET @v = ISNULL(@a, @b); --ISNULL
 SET @x += 1;
END
SELECT DATEDIFF(MILLISECOND, @time, SYSDATETIME());

我们有查询四个场景：（1）两个参数都为NULL（2）第一个参数为NULL（3）第二个参数为NULL（4）两个参数都为NULL。每个场景测试十次，最终得出如下结果

从上看出二者性能并未有什么太大差异，我们不需要太担心了吧，当然上述场景并未完全覆盖，至少还是能说明一部分。上述我们得到的结果查看的执行时间，现在我们再来看看二者查询执行计划。

SELECT COALESCE((SELECT MAX(index_id) FROM sys.indexes WHERE [object_id] = t.[object_id]), 0)  FROM sys.tables AS t;  SELECT ISNULL((SELECT MAX(index_id) FROM sys.indexes WHERE [object_id] = t.[object_id]), 0)  FROM sys.tables AS t;

上述可能不太准确，还和硬件配置有关，也有可能COALESCE的性能差与ISNULL。二者性能应该是没什么很大差异。

（6）ISNULL和自然语言描述不一致

为何是和自然语言描述不一致呢？也就是说我们当判断某个值为NULL会做什么，不为NULL再做什么，这时用查询语言SQL描述如下：

IF ISNULL(something)  -- do something

我们用自然语言角度来看，翻译为如果something为NULL我们做什么，这个时候是不一致的。因为在SQL Server中没有布尔值类型，上述我们只能进行如下转换

IF something IS NULL
  -- do something
  
-- or
IF ISNULL(something, NULL) IS NULL
  -- do something
  
-- or
IF ISNULL(something, '') = ''
  -- do something

（7）利用GUID看看奇葩的ISNULL

在本节介绍之前我们再来看看一个例子，从而颠覆你的想法，让你发狂。

SELECT ISNULL(NEWID(), 'JeffckyWang') AS Col1

这样看是没问题，我们将其插入到表中，再看对其列的描述

SELECT ISNULL(NEWID(), 'JeffckyWang') AS Col1INTO dbo.IsNullExample2;EXEC sp_help 'dbo.IsNullExample2';

表中数据确实存在，但是对列的描述是可空的。

总结 

上述重点讲述了COALESCE和ISNULL函数区别之处，通过本节的讲述二者的场景和区别，我们是不是应该有了一点想法，到底是该用COALESCE还是ISNULL呢？大部分情况下还是利用COALESCE为好，一是此函数是作为SQL标准函数，第二个相对于ISNULL它可以支持更多参数，而ISNULL则需要嵌套，而对于ISNULL难道就没有应用场景了吗，当然有在查询数据时判断数据是否为NULL，这种情况下利用ISNULL，例如，如下

SELECT      ISNULL(argument, '') INTO dbo.IsNullExample;

本文关于ISNULL和COALESCE的比较参考文章：Deciding between COALESCE and ISNULL in SQL Server。本节我们到此结束，简短的内容，深入的理解，我们下节再会，good night！