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标题: [DB] Early Materialization vs. Late Materialization [打印本页]

作者: 雁过留声 时间: 2024-12-25 11:17
标题: [DB] Early Materialization vs. Late Materialization
Early Materialization vs. Late Materialization

这两种 物化计谋（Materialization Strategies） 决定了数据库在实行查询时，如那边理操纵符的输出数据。

1. Early Materialization（早期物化）

界说

在 Early Materialization 中，查询操纵符（如 Join 或 Filter）在操纵完成后，直接把完整的输出数据复制到结果元组中。
优点

数据完整性： 后续操纵符不需要再次访问基础表就能获取全部需要的数据。
简单性： 每个操纵符的输出就是终极需要的数据，后续操纵可以直接处理。

缺点

冗余数据： 如果查询只需要一部分字段，但 Join 等操纵复制了完整的元组，这会浪费内存和 I/O 资源。
开销较高： 需要在每一步操纵中处理完整的元组数据。

案例：Early Materialization

查询示例：

SELECT R.id, S.cdate
FROM R
JOIN S ON R.id = S.id
WHERE S.value > 100;

复制代码

表布局：

表 R: (id, name)
表 S: (id, value, cdate)

步调：

Join 操纵：
- 将表 R 和 S 举行毗连，输出包罗全部属性的完整元组：
  1. R.id | R.name | S.id | S.value | S.cdate
  2. ---------------------------------------
  3. 123 | abc | 123 | 1000 | 11/4/2024
  4. 123 | abc | 123 | 2000 | 11/4/2024
  复制代码
过滤操纵：
- 应用过滤条件 S.value > 100，过滤掉不符合条件的元组。
  1. R.id | R.name | S.id | S.value | S.cdate
  2. ---------------------------------------
  3. 123 | abc | 123 | 1000 | 11/4/2024
  4. 123 | abc | 123 | 2000 | 11/4/2024
  复制代码
投影操纵：
- 终极只保留需要的字段 R.id 和 S.cdate：
  1. R.id | S.cdate
  2. ----------------
  3. 123 | 11/4/2024
  4. 123 | 11/4/2024
  复制代码

2. Late Materialization（延长物化）

界说

在 Late Materialization 中，查询操纵符的输出只包罗用于匹配的 Join 键以及元组的记录 ID（Record ID），而不会直接复制全部字段。
优点

高效： 制止复制不必要的数据，尤其在列式存储中，不需要的列不会被加载。
灵活性： 当终极需要的数据较少时，可以显著淘汰内存和盘算开销。

缺点

需要额外查表： 如果后续操纵需要其他字段，可能需要再次访问基础表获取数据。

案例：Late Materialization

查询示例：

SELECT R.id, S.cdate
FROM R
JOIN S ON R.id = S.id
WHERE S.value > 100;

复制代码

表布局：

表 R: (id, name)
表 S: (id, value, cdate)

步调：

Join 操纵：
- 输出仅包罗毗连键和记录 ID：
  1. R.id | S.RecordID
  2. -----------------
  3. 123 | 1
  4. 123 | 2
  复制代码
过滤操纵：
- 应用过滤条件 S.value > 100，结果：
  1. R.id | S.RecordID
  2. -----------------
  3. 123 | 1
  4. 123 | 2
  复制代码
数据提取（Materialization）：
- 在投影阶段，根据 RecordID 从基础表中提取 S.cdate：
  1. R.id | S.cdate
  2. ----------------
  3. 123 | 11/4/2024
  4. 123 | 11/4/2024
  复制代码

通俗比喻

1. Early Materialization（提前打包）

比喻：快递打包

你在堆栈操纵时，直接把需要送的物品打包好放到车上。
优点： 后续操纵（比如配送）不需要回堆栈重新拿物品。
缺点： 如果你打包的东西多了，可能会浪费空间或资源。

2. Late Materialization（延长打包）

比喻：先装清单，后取货

你在堆栈先列清单（只记录订单号和货架位置），送货时再根据清单去堆栈取对应的物品。
优点： 清单很轻，不占用太多空间，后续只拿需要的物品。
缺点： 可能需要多次返回堆栈取货。

适用场景对比

特点Early MaterializationLate Materialization适用存储行式存储（Row Stores）列式存储（Column Stores）操纵复杂度每步操纵处理完整元组，开销较高每步只处理毗连键和记录 ID，淘汰冗余数据访问需求后续操纵需要的字段较多，适合一次性物化后续只需要少量字段，可以延长加载内存利用占用内存多，容易造成浪费占用内存少，适合大数据集

总结

Early Materialization： 提前加载全部需要的数据，制止后续查表，适合行式存储和复杂查询。
Late Materialization： 只输出毗连键和记录 ID，按需加载需要的数据，适合列式存储和聚焦字段较少的查询。
数据库优化器会根据查询筹划和存储模式选择最优的物化计谋，提拔性能和资源利用率。

Cost Analysis of Joins

In database systems, Join operations are crucial for combining tables, and their cost (measured in I/O operations) is a key factor in query optimization. Here's a detailed breakdown:

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