浅析SqlServer简单参数化模式下对sql语句自动参数化处理以及执行计划重用

我们知道，SqlServer执行sql语句的时候，有一步是对sql进行编译以生成执行计划，

在生成执行计划之前会去缓存中查找执行计划

如果执行计划缓存中有对应的执行计划缓存，那么SqlServer就会重用这个执行计划缓存，避免编译，从而提高效率，

对于开发者来说，为了达到能够重用执行计划的目的，使用参数化的sql是一个必要的条件。

除了参数化的sql，对于即席查询或者是动态生成的查询语句，也就是非参数化的sql语句，SqlServer本身也在对一些sql进行自动优化处理。

在SqlServer层面，分为简单参数化和强制参数化两种方式，SqlServer数据库中对sql的解析方式，默认是简单参数化，当然也可以设置为强制参数化。

在简单参数化模式下，SqlServer对查询有一些专门的优化，就是sql查询条件一些变量的值，不会影响到查询的执行计划，

那么SqlServer会自动地进行参数化处理，后续如果有类似的查询，可以使用自动参数化的sql生成的执行计划，避免重编译，从而提高sql的执行效率以及减少服务器资源的消耗。

参数化的设置是一个数据库级别的选项，如下是通过图形界面看到的参数化默认设置方式，默认是“简单”模式，也可以设置为“强制”模式，

也可以通过脚本的方式来设置

--查看数据库的参数化方式
select name,is_parameterization_forced from sys.databases where name='dbtest'
--默认是简单模式
alter database dbtest set parameterization simple
--可以设置为强制模式
alter database dbtest set parameterization forced

　　

首选来看简单参数化模式下的处理方式

这种情况下，如果一个查询的常量值不影响执行计划的方式，那么SqlServer会对这个查询生成一个参数化的sql，随后的查询中的即便常量的值发生了变化，也会重用上面进行参数化后生成的执行计划，

create table t_1
(
    id int,
    name varchar(50)
)

insert into t_1 values (1,'A')
insert into t_1 values (2,'B')
insert into t_1 values (3,'C')
insert into t_1 values (4,'D')
insert into t_1 values (5,'E')

--测试之前注意清空一下执行计划缓存
dbcc freeproccache

　　

首选执行第一个查询

select * from t_1 where id=1

执行完成后，我们查询执行计划中的信息

select usecounts,size_in_bytes,objtype,t.text
from sys.dm_exec_cached_plans p cross apply sys.dm_exec_sql_text(p.plan_handle) t
where p.cacheobjtype='Compiled Plan'
and t.text like '%t_1%'
and t.text not like '%dm_exec_cached_plans%'

此时会观察到，

select * from t1 where id=1这一句sql本身也被缓存了，同时自动生成了一个objtype为prepared的执行计划，

此时再执行另外一个sql：select * from t1 where id=2

注意观察参数objtype为prepared的执行计划的usecounts，由第一次的1变为了2

说明第二句执行的sql重用了第一句sql自动参数化生成的执行计划，第一次自动参数化生成的执行计划得到了重用。

或许你会有一点疑问，第二个执行的sql也就是select * from t_1 where id=2

也生成了执行计划，为什么说这一句sql执行的时候重用了第一句sql生成的执行计划的缓存的呢？

这里会看到，执行的原始的sql语句生成的执行计划的类型都是Adhoc的，这种执行计划称之为壳查询（Shell Query），

（这里解释一下，Adhoc查询很多人称之为即席查询，但是这里类型是Adhoc查询，却不是即席查询，

即席查询时包含完整的执行计划的，这里的壳查询时不包含执行计划的，只能说所谓的即席查询是Adhoc类型的查询的一种

上面查询执行计划的sql再加一个DMV,如下，就会发现，生成的Adho执行计划缓存中q.query_plan为空，并不包含完整的执行计划

select usecounts,size_in_bytes,objtype,t.text ,q.query_plan
from sys.dm_exec_cached_plans p
cross apply sys.dm_exec_sql_text(p.plan_handle) t
cross apply sys.dm_exec_query_plan(p.plan_handle) q
where p.cacheobjtype='Compiled Plan'
and t.text like '%t_1%'
and t.text not like '%dm_exec_cached_plans%'）

这个壳查询也会缓存，但是其未包含完整的执行计划，只包含sql的文本以及执行真正执行计划的指针，

缓存壳查询的目的在于当执行与壳查询完全相同的sql时，查询语句可以快速地找到其对应的真正的执行计划

缓存壳查询的目的在于：

用户发送给SqlServer的是一个文本，因为可能每次查询条件不同，文本本身也是不同的，SqlServer缓存的是一个参数化的执行计划，如果用户发送过来的文本匹配上了壳查询，壳查询又存储了一个指向真正执行计划的指针，那么就可以将用户发送过来的sql快速连接到其执行计划，是作为连接用户发送过来的sql和自动参数化生成的执行计划的一道桥梁。另外，缓存壳查询因为没有包含完整的执行计划，所以其占用的内存也并没有一个完整的执行计划占用的内存大，

从size_in_bytes字段也可以看到，壳查询的缓存的空间是没有参数化的sql的占用空间大的。

在执行select * from t_1 where id=1之后，生成了参数化的执行计划，

随后如果多次执行select * from t_1 where id=2，会发现参数化后的执行计划usecounts并没有增加，一直为2，而壳查询的计划的usecounts在增加，

上面说了，“缓存壳查询的目的在于当执行与壳查询完全相同的sql时，查询语句可以快速地找到其对应的真正的执行计划”，

此时虽然真正使用的是参数化执行计划，但是DMV中只是将壳查询的usecounts计数器加1

那么回头再想一个问题，对于简单参数模式下，SqlServer什么情况下回对sql语句自动参数化？

简单模式下，SqlServer并不是所有的sql都进行参数化处理，只有对那些有且只有一种执行计划的sql语句，才自动参数化处理，

比如上面的查询，因为t_1表上的id列上没有任何索引，不管对于任何一个值，都只能是全表扫描的方式去执行这个查询，此时SqlServer会做到自动参数化，生成一个可重用的执行计划。

如果id列上有一个非唯一的索引，那么select * from t_1 where id=***这个查询就有可能存在不同的执行计划，

比如是索引查询或者是全表扫描，这个要依据列上的统计信息了（这个话题也比较大，就不展开说了），

也就是说，在不同的查询条件下，有可能生成不同的执行计划，那么SqlServer就不会为其生成参数化的sql。

比如在id列上见一个非唯一的索引，那么再次观察执行计划缓存，就发现SqlServer并没有生成一个自动参数化的执行计划。

--测试之前注意清空一下执行计划缓存
dbcc freeproccache

--在id列上创建一个非唯一的索引
create index idx_id on t_1(id)

--此时执行这个查询
select * from t_1 where id=1

--查看执行计划的缓存
select usecounts,size_in_bytes,objtype,t.text
from sys.dm_exec_cached_plans p cross apply sys.dm_exec_sql_text(p.plan_handle) t
where p.cacheobjtype='Compiled Plan'
and t.text like '%t_1%'
and t.text not like '%dm_exec_cached_plans%'

此时会发现，SqlServer并没有自动地生成一个参数化的sql，就是因为对于select * from t_1 where id=1这个查询

可能索引查找是最优化的，但是如果把id的值换做另外其他的未知的值，可能表扫描是最后化的，也就是说，在这种情况下，当前查询的执行计划不具备通用性

所以此时SqlServer并不会生成自动参数化的sql执行计划。

总结：SqlServer在执行sql的的生成执行计划的时候，除了人为因素（比如参数化的sql）的影响，SqlServer本身也会对一些没有参数化的sql做自动参数化，以最优化的方式去运行sql指令，提高执行效率的目的。