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PostgreSQL的count(1)真的比count(*)快么？

原作者：张连壮　　创作时间：2019-04-17 00:40:19+08　　

redraiment 发布于2019-04-17 00:40:19　　

评论: 1　　

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踩: 829　

## 作者简介

**张连壮**，多年PostgreSQL数据库内核研发经验，高可用/数据复制方面经验较为丰富，目前主要从事分布式数据库Citus相关工作，CitusDB中国【站主】专注于Citus技术分享的全信息平台，欢迎大家参与到Citus知识传播和Citus使用推广的活动中！！！

## 背景

`count(*)`在PostgreSQL上经常被抱怨执行非常慢。而在一段时间中我收到过很多`count(1)`比`count(*)`快的说法，并将这种理解此应用于我的工作中。

### 为什么count(*)这么慢？

* 大多数人都会接受以下SQL很慢：

```sql
SELECT count(*)
FROM /* 复杂查询 */;
```

这是一个复杂的查询，PostgreSQL必须知道它需要将多少行的数据用于计算。

* 但如果以下情况很慢，很多人都会感到震惊：

```sql
SELECT count(*) FROM /* 大表 */;
```

由于表中没有存储“行数”（像在MySQL中的MyISAM一样），PostgreSQL计算行的唯一方法是获得全部数据。

因此，`count(*)`通常会执行表的顺序扫描，这个代价非常昂贵。

### 问题出在 count(*)中的 * 么？

`select * from`中的`*`将扩展表的所有列，因此，许多人认为使用`count(*)`效率低下，应该写`count(id)`或`count(1)`代替。但是`count(*)`中的`*`与`select *`中的`*`是完全不同的，`count(*)`中的`*`仅仅代表row并不会展开它，**写入`count(1)`与`count(*)`是相同的效果**。但是`count(id)`有些不同，它只计算id是NOT NULL的行数。因此避免`count(*)`没有任何用处，反而`count(*)`的速度还会更快。

### 源码解读

* 查看count函数定义

* 什么? 0个参数的count?

```
test=# select count() from lzzhang;
ERROR:  count(*) must be used to call a parameterless aggregate function
```

执行报错，说好的0个参数呢？

查看语法，仅保留主要代码。

```
 * (*)                                  - normal agg with no args
 * (aggr_arg,...)                       - normal agg with args
 * (ORDER BY aggr_arg,...)              - ordered-set agg with no direct args
 * (aggr_arg,... ORDER BY aggr_arg,...) - ordered-set agg with direct args
 *
 * The zero-argument case is spelled with '*' for consistency with COUNT(*).

aggr_args:  '(' '*' ')'
                {
                    $$ = list_make2(NIL, makeInteger(-1));
                }
```

`count(*)`的`*`唯一的作用仅仅是作为count函数0个参数的标识使用！！！

* count查询

我们来看看几种count的情况

```
test=# select * from lzzhang;
 id | id1 | id2 
----+-----+-----
  1 |     |    
  1 |   1 |    
  1 |   1 |   1
  2 |     |    
  2 |     |    
  3 |     |    
  3 |     |    
  3 |     |    
(8 rows)

test=# select count(*) from lzzhang;
 count 
-------
     8
(1 row)

test=# select count(1) from lzzhang;
 count 
-------
     8
(1 row)

test=# select count('const_string') from lzzhang;
 count 
-------
     8
(1 row)

test=# select count(id) from lzzhang;
 count 
-------
     8
(1 row)

test=# select count(id1) from lzzhang;
 count 
-------
     2
(1 row)
```

这里我们简单分成三种类型的count

1. 列名(id/id1)-只计算非null的数据
2. 无参(*)–计算全部数据
3. 常量(1/const_string)–计算全部数据

count只计算非null的数据。

三种方式在ExecInterpExpr函数中的处理

```
列名：
    EEO_CASE(EEOP_OUTER_FETCHSOME)
        {
            slot_getsomeattrs(outerslot, op->d.fetch.last_var);

EEO_NEXT();
        }
    只计算非null的数据

常量：
      EEO_CASE(EEOP_CONST)
        {
            *op->resnull = op->d.constval.isnull;
            *op->resvalue = op->d.constval.value;

EEO_NEXT();
        }
    常量当然不会是null，所以1/const_string会计算全部数据。

无参：
    EEO_CASE(EEOP_AGG_STRICT_TRANS_CHECK)
        {
            AggState   *aggstate;
            AggStatePerGroup pergroup;

aggstate = op->d.agg_strict_trans_check.aggstate;
            pergroup = &aggstate->all_pergroups
                [op->d.agg_strict_trans_check.setoff]
                [op->d.agg_strict_trans_check.transno];

if (unlikely(pergroup->transValueIsNull))
                EEO_JUMP(op->d.agg_strict_trans_check.jumpnull);

EEO_NEXT();
        }
        检查之后就直接计算。
```

所以`*`并不会比`1`慢，反而`*`比`1`会减少cpu的计算，速度更快！

现在cpu的计算速度很快了，我的单核每秒可以计算6.5亿次，所以`*`和`1`的时间几乎是一样的。

* 计算cpu单核运算力的小程序

```
[lzzhang@lzzhang-pc ~]$ cat test.c 
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

unsigned long long counter=1;

void signal_handler(int sig)
{
    printf("counter %llu \n", counter);
    fflush(stdout);
    exit(0);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    signal(SIGALRM, signal_handler);
    alarm(1);
    while(counter++);
    return 0;
}
[lzzhang@lzzhang-pc ~]$ gcc test.c
[lzzhang@lzzhang-pc ~]$ ./a.out 
counter 657214986 
```

## 提升PostgreSQL Count 性能

### 仅使用索引扫描

扫描一个小索引比全表扫描会减少很多代价，但是，由于PostgreSQL是多版本并发控制，在PostgreSQL中并不是这么简单的可以完成。每个行版本（“tuple”）包含可见的数据快照的信息。但是这些信息不会存储在索引中。因此，计算索引中的条目通常是不够的，因为PostgreSQL必须访问表元组以确保索引条目可见。

为了缓解这个问题，PostgreSQL引入了visibility map，这是一种数据结构，用于存储表块中的所有元组是否对所有人可见。

如果大多数表块都是可见的，则索引扫描不需要访问表元组来确定可见性。这种索引扫描称为“index only scan”，因此扫描索引以计算行数通常更快。

vacuum会更新visibility map，因此如果要使用索引来加速`count(*)`的计算，请确保autovacuum在表上运行得足够频繁。

### 真的需要吗count(*)么？

有时最好的解决方案是寻找替代方案。

如果您不需要精确计数可以使用近似值。在这种情况下，您可以使用PostgreSQL用于查询计划的估计值：

```sql
SELECT reltuples::bigint
FROM pg_catalog.pg_class
WHERE relname = 'mytable';
```

这个值由autovacuum和autoanalyze更新，所以它永远不会超过10％的误差。您可以减少autovacuum\_analyze\_scale_factor以便autoanalyze更频繁地运行。

### 使用辅助表

我们创建mytable\_count用于记录表的行数，并在mytable修改数据时使用触发器更新mytable\_count的值。

```sql
START TRANSACTION;

CREATE TABLE mytable_count(c bigint);

CREATE FUNCTION mytable_count() RETURNS trigger
   LANGUAGE plpgsql AS
$$BEGIN
   IF TG_OP = 'INSERT' THEN
      UPDATE mytable_count SET c = c + 1;

RETURN NEW;
   ELSIF TG_OP = 'DELETE' THEN
      UPDATE mytable_count SET c = c - 1;

RETURN OLD;
   ELSE
      UPDATE mytable_count SET c = 0;

RETURN NULL;
   END IF;
END;$$;

CREATE TRIGGER mytable_count_mod AFTER INSERT OR DELETE ON mytable
   FOR EACH ROW EXECUTE PROCEDURE mytable_count();

-- TRUNCATE triggers must be FOR EACH STATEMENT
CREATE TRIGGER mytable_count_trunc AFTER TRUNCATE ON mytable
   FOR EACH STATEMENT EXECUTE PROCEDURE mytable_count();

-- initialize the counter table
INSERT INTO mytable_count
   SELECT count(*) FROM mytable;
COMMIT;
```

我们在单个事务中执行所有操作，以便不会“丢失”任何数据，因为`CREATE TRIGGER`是`SHARE ROW EXCLUSIVE`的锁，这可以防止所有并发修改，当然，缺点是所有并发数据修改必须等到`SELECT count(*)`完成。

这为我们提供了一个非常快速替代`count(*)`的方案，但代价是减慢了对表的数据修改性能。即使这个计数表不停的更新，也没有“表膨胀”的危险，因为这些都是HOT更新。

在原文基础上增加了源码实现解读[点击原文地址](https://www.cybertec-postgresql.com/en/count-made-fast/)

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1# __ xiaowu 回答于 2024-04-23 14:49:11+08

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