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　　摘要：Web 應用程序中經(jīng)常使用數(shù)據(jù)分頁技術，該技術是提高海量數(shù)據(jù)訪問性能的主要手段。實現(xiàn)web數(shù)據(jù)分頁有多種方案，本文通過實際項目的測試，對多種數(shù)據(jù)分頁方案深入分析和比較，找到了一種更優(yōu)的數(shù)據(jù)分頁方案Row_number()二分法。它依靠二分思想，將整個待查詢記錄分為2部分，使掃描的記錄量減少一半，進而還通過對數(shù)據(jù)表及查詢條件進行優(yōu)化，實現(xiàn)了存儲過程的優(yōu)化。根據(jù)Row_number()函數(shù)的特性，該方案不依賴于主鍵或者數(shù)字字段，大大提高了它在實際項目中的應用，使大數(shù)據(jù)的分頁效率得到了更顯著的提高。

　　在web應用程序開發(fā)過程中，不可避免的要頻繁查詢數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，中大型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量變得龐大而復雜，要提高系統(tǒng)的響應性能，就需要降低客服端和服務器端數(shù)據(jù)的傳輸量，因此大數(shù)據(jù)分頁的功能不可或缺。若選擇一個不合理的數(shù)據(jù)分頁方案，大數(shù)據(jù)在查詢時就會引發(fā)網(wǎng)絡資源嚴重浪費^【1】，網(wǎng)站擁堵，查詢界面等待時間過長等一系列嚴重影響系統(tǒng)性能的問題。所以，一個有效的大數(shù)據(jù)分頁方案對于系統(tǒng)的性能而言至關重要。解決大數(shù)據(jù)分頁的問題，不同的人會采用不同的方法，其訪問性能各有優(yōu)劣。筆者通過比較多種分頁研究方案^【2】，根據(jù)實際案例的測試結果，綜合分析各種分頁方案的利弊，揚長避短，最終找到一種更優(yōu)于以往的分頁方案，Row_number()二分法。二分思想在計算機中早有應用，二分查找算法就是二分思想的具體體現(xiàn)，將它引入到存儲過程中，依靠二分法的思想，對Row_number()存儲過程分頁進行優(yōu)化設計，從而加快查詢速度，提高大數(shù)據(jù)的分頁效率。

1、動態(tài)網(wǎng)頁數(shù)據(jù)分頁

Web數(shù)據(jù)分頁是基于降低數(shù)據(jù)傳輸量來提高服務響應時間的分頁方法。但是不同的數(shù)據(jù)分頁方法，帶給Web主機的系統(tǒng)I/O訪問性能是不同的。無論是JAVA平臺，還是.NET平臺，對數(shù)據(jù)的分頁都提供了多種方法，主要分為2大類：一類是內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁，一類是數(shù)據(jù)源分頁。

1.1內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁

所謂內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁^【3】就是當客戶端向 Web服務器發(fā)出查詢請求時，Web 服務器響應請求并構建 SQL 語句發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務器，數(shù)據(jù)庫服務器執(zhí)行 SQL 語句并返回整個結果集給 Web 服務器，Web 服務器再執(zhí)行內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁操作并把該頁數(shù)據(jù)發(fā)往客戶端，完成一次查詢。內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁的流程如圖1所示： 

圖1內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁 

內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁的優(yōu)點是編程上容易實現(xiàn)，對于少量數(shù)據(jù)檢索效率高，能提高開發(fā)者開發(fā)的效率。缺點是使用內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁機制時，首先需要把所有的數(shù)據(jù)庫記錄調(diào)入內(nèi)存。調(diào)入數(shù)萬條記錄進入內(nèi)存本身需要消耗大量時間，所以當數(shù)據(jù)量超過百萬時，數(shù)據(jù)訪問性能急劇下降，幾乎讓Web服務器的系統(tǒng)I/O不堪重負，對于大型系統(tǒng)而言，內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁不能滿足基本性能的要求。

對于內(nèi)存數(shù)據(jù)分頁，在.NET平臺下常用的分頁方案是GridView控件自帶的分頁^【4】，GridView是DataGrid的后繼控件， GridView和DataGrid功能相似，都是在web頁面中顯示數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)源中的一行數(shù)據(jù)，也就是一條記錄，顯示為在web頁面上輸出表格中的一行。GridView控件功能強大，對于分頁操作簡單容易。 利用GridView控件自帶的分頁功能實質(zhì)是把查詢的所有數(shù)據(jù)從后臺讀取出來，然后通過內(nèi)存分頁的方式返回單頁數(shù)據(jù)，因此第一頁和最后一頁的顯示速度基本相同。常用的查詢語句為：Select * from @TableName.

1.2數(shù)據(jù)源分頁

數(shù)據(jù)源分頁^【4】是在數(shù)據(jù)庫服務器上實現(xiàn)截取請求頁數(shù)據(jù)的分頁操作，在 Web 服務器上無需做分頁操作。數(shù)據(jù)源分頁一般采用存儲過程^[5]的方式，由于存儲過程是在數(shù)據(jù)庫服務器中預先編譯的，訪問存儲過程時只需給出存儲過程名及參數(shù)即可，往返的數(shù)據(jù)量非常小安全性也更高。數(shù)據(jù)源分頁機制的執(zhí)行流程如圖 2所示。客戶端向 Web服務器發(fā)出查詢請求，Web 服務器響應請求，通過連接到服務器數(shù)據(jù)庫執(zhí)行存儲過程，同時返回請求頁記錄給 Web 服務器，Web 服務器再把該頁數(shù)據(jù)發(fā)往客戶端，完成一次查詢。 

圖2 數(shù)據(jù)源分頁

數(shù)據(jù)源分頁的優(yōu)點是減輕 Web 服務器和數(shù)據(jù)庫服務器的負擔，在大數(shù)的處理上保證了高效率的分頁功能。缺點是分頁方法必須由開發(fā)人員編程實現(xiàn)，過程較為復雜。

對于數(shù)據(jù)源分頁，人們提出了使用臨時表或表變量的方法來提升訪問主鍵字段的效率，其效率也相當高。目前常用到的數(shù)據(jù)源分頁方案有如下五種：首先說明幾個變量：@ PageSize表示分頁大小，默認值為10；@TableName表示分頁表的名稱；@ IDField表示分頁表的排序字段；@ PageIndex表示當前為第幾個分頁，默認值為1。

1、Select top and Not in分頁：此分頁方案的基本思想就是利用id自增數(shù)字字段連續(xù)不間斷時通過分頁傳遞的參數(shù)實現(xiàn)分頁信息的顯示，其通用的存儲過程寫法為：SelectTop @PageSize* from @TableNamewhere(@ IDField not in (SelectTop @PageSize* (@PageIndex-1) @ IDField from @TableName order by @IDField))order by @IDField．

2、Select top and Max()分頁：根據(jù)Max()函數(shù)的性質(zhì)，在分頁時依賴于數(shù)據(jù)表的id自增數(shù)字段，首先得到排序后的id記錄值；然后利用Max()來得到待分頁需要的最大記錄；最后根據(jù)id值得到分頁記錄信息。這種方式避免了全表掃描的大量I/O操作，其效率相當高。 其通用的存儲過程寫法為：select top '+str(@pageSize)+' * From @TableName where (@ IDField >(select max(@ IDField) From (select top '+str(@pageSize*@pageIndex)+' @ IDField From @TableName order by @ IDField asc) as TempTable)) order by @ IDField asc ．

3、Row_number()分頁：Row_number()函數(shù)是sql sever2005數(shù)據(jù)庫推出的新功能函數(shù)，它的功能是返回結果集分區(qū)內(nèi)行的序列號，每個分區(qū)的第一行從 1 開始。其分頁存儲過程寫法為：select* from (select*,Row_Number() over(orderby @IDField) asRowNumber from @TableName ) asTempTable where RowNumber between (@ PageIndex - 1) * @ PageSize + 1 and @PageIndex* @ PageSize．

4、游標分頁：游標提供了一種對從表中檢索出的數(shù)據(jù)進行操作的靈活手段，就本質(zhì)而言，游標實際上是一種能從包括多條數(shù)據(jù)記錄的結果集中每次提取一條記錄的機制。游標總是與一條TSQL 選擇語句相關聯(lián)因為游標由結果集（可以是零條、一條或由相關的選擇語句檢索出的多條記錄）和結果集中指向特定記錄的游標位置組成。其通用的存儲過程寫法為：declare @P1 int， --P1是游標的id，@rowcount int，@str=’select * from @TableName’，exec sp_cursoropen @P1 output，@str，@scrollopt=1，@ccopt=1，@rowcount=@rowcount output，set @ PageIndex=(@PageIndex-1)*@pagesize+1，exec sp_cursorfetch @P1，16， @ PageIndex，@pagesize，exec sp_cursorclose @P1．

5、selectMax()結合臨時表：臨時表^【6】是一種因為暫時需要而創(chuàng)建的數(shù)據(jù)表，主要用來臨時存儲數(shù)據(jù)處理的中間結果。利用該方案的優(yōu)點是可以擺脫對于數(shù)字字段的依賴，能夠更方便的應用于實際項目的分頁。其通用存儲過程的語句為：declare @indextable table(id int identity(1，1)，nid int) --定義表變量insert into @indextable(nid) select @IDField From @TableName order by @IDField asc；select top (@pageSize) * from @TableName O，@indextable t whereO．bid=t．nid and (id>(select max(id) From(selecttop(@pageSize*@pageIndex) id From @indextable order by id asc) as TempTable)) order by id asc．

1.3 ASP．NET實現(xiàn)數(shù)據(jù)源分頁的調(diào)用

利用ASP.NET提供的DataSet類可輕松的實現(xiàn)數(shù)據(jù)源分頁方案的調(diào)用，調(diào)用存儲過程核心代碼如下：

Void FenYe()
{
   //連接并打開數(shù)據(jù)庫;
   SqlConnection con = new SqlConnection(connectionString);
   string cmdText = "數(shù)據(jù)源分頁方案名稱";
   SqlDataAdapter da = new SqlDataAdapter(cmdText,con);
   Da.SelectCommand.CommandType = CommandType.StoredProcedure;
   da.SelectCommand.Parameters.Add("參數(shù)的名稱",參數(shù)類型,參數(shù)大小);
   da.SelectCommand.Parameters[0].Value = 參數(shù)的具體值;
   DataSet ds = new DataSet();
   Da.Fill(ds,"DataTable");
   GridView1.datasources=ds;//綁定數(shù)據(jù)到GridView控件顯示分頁數(shù)據(jù)
}

1.4現(xiàn)有分頁方案的不足

對于上述方案中的select top and NotIn和select top and Max()分頁方案，在實際的項目中很難應用。根據(jù)NotIn()和max()函數(shù)的分頁原理，可以發(fā)現(xiàn)這兩種分頁方案存在致命的不足，就是依賴于數(shù)據(jù)表里的id自增數(shù)字字段，并且這些自增數(shù)字必須要具有連續(xù)性，如果刪除數(shù)據(jù)表里的一條或多條數(shù)據(jù)，id數(shù)字字段不再連續(xù)，那樣分頁的每一頁數(shù)量就會變得大小不一，這種嚴格依賴于id自增數(shù)字字段的分頁方案適用性差，對于數(shù)據(jù)表中沒有數(shù)字字段或主鍵不能按數(shù)字大小排序的分頁更是一籌莫展，所以，這樣的分頁方案局限性大，不能廣泛應用實際項目。而內(nèi)存分頁GridView和傳統(tǒng)的游標分頁在大數(shù)據(jù)的分頁上更是嚴重耗時，不能達到實際網(wǎng)頁響應的時間要求。對于max()結合臨時表這種適應性強的分頁方案，在后期大數(shù)據(jù)的處理上難以保證時間的效率，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增大，在構建中間臨時表的時候，插入主鍵列數(shù)據(jù)到臨時表時就會用去越來越多的時間，同時，又額外的開銷了臨時表和數(shù)據(jù)表匹配的時間。同max()結合臨時表一樣，Row_number()函數(shù)在大數(shù)據(jù)后期分頁時顯示的效率也并不理想，這兩種分頁方案更適用于中小型的數(shù)據(jù)分頁，要保證大數(shù)據(jù)的分頁效率，就需要用到新的分頁方案，Row_number()二分法。

2、Row_number()二分法簡介與優(yōu)化

2.1簡介

Row_number()二分法利用二分法的設計思想，此方法最大的特點在于它縮小了查詢時數(shù)據(jù)掃描的范圍。由于需要返回查詢結果的記錄數(shù)，若利用select@ RecordCount=count(* ) from +@ Ta-bleName+@ strWhere0語句返回記錄數(shù)，進行大數(shù)據(jù)量查詢統(tǒng)計時這個語句將耗費大量時間，這會降低系統(tǒng)分頁的性能。所以，為了避免統(tǒng)計記錄帶來的系統(tǒng)整體性能的下降，將統(tǒng)計記錄分離為獨立存儲過程，只在系統(tǒng)加載時統(tǒng)計1次，然后把統(tǒng)計結果以參數(shù)的方式傳遞給Row_number()二分法的存儲過程，這樣將大大提高分頁的效率。根據(jù)Row_number()函數(shù)的分頁原理，建立Row_number()二分法分頁并不難，其通用存儲過程為（@sum為獨立存儲過程統(tǒng)計的返回結果）：Declare  @orderStr  varchar(244)，if @pageSize*@pageIndex>@sum/2  @orderStr=order by @IDField desc ，else @orderStr=order by @IDField asc，select* from (select*， Row_Number() over(@orderStr) asRowNumber,From @TableName ) asTempTable where RowNumber between (@ PageIndex - 1) * @ PageSize + 1 and @PageIndex* @ PageSize.

2.2優(yōu)化

對于上文提到的Row_number()二分法分頁方案，在系統(tǒng)中還需要數(shù)據(jù)庫的合理設計和sql語句的優(yōu)化。對于上百萬的數(shù)據(jù)查詢，要提高查詢的效率，就要用到數(shù)據(jù)庫中的索引^【7】，合理應用索引會讓查詢速度達到成倍的提高。索引分為聚集索引和非聚集索引兩種類型，聚集索引在大數(shù)據(jù)量的查詢中，查詢的速度快于非聚集索引。所以，在大數(shù)據(jù)量的分頁時，應采用聚集索引。由于聚集索引在一個數(shù)據(jù)表里只有一個，這個聚集索引的資源也就顯得格外的寶貴，主鍵的默認設置為聚集索引，而很多時候查詢的條件，排序的條件并不是主鍵字段，所以應該修改主鍵字段的設置，把它設置為非聚集的索引。

例如：以人員信息表mess（id，name，phone，number，work，hometown，email，time）做測試，id列為主鍵，設置為非聚集的類型，time為排序列，設置為聚集索引，這樣在做人員信息的查詢時，就會按照時間的索引，快速的找到查詢的信息。一般對于多條件查詢，可以把多個查詢的條件集合在一起設置成為一個聚集索引。以上是僅對于一個數(shù)據(jù)表查詢時建立索引的原則。當涉及到多個數(shù)據(jù)表時，可按如下案例建立索引：mess（id，name，phone，number，work，hometown，email，time），user(userid，password，power)其中mess為人員信息表，user為密碼權限表?，F(xiàn)在要查詢?nèi)藛T的信息和權限，需要兩表連接查詢。查詢語句為：select * from mess，user，where user.userid=mess.id order by time。根據(jù)這個查詢語句，為了提高兩表的連接效率，應把userid字段和id字段先建立外鍵關系。根據(jù)返回的結果的需要，按照時間排序，對于mess表，依舊以id列為主鍵，time列結合id列為聚集索引，對于user表，因為匹配的條件為useid，要獲得人員的權限，應該以userid為聚集索引查詢power列，這樣兩個表都建立了屬于各種的索引，能夠快速的查詢到相關信息，從而達到整體的查詢效率提高的目的。對于多表匹配時，在相應的單表里建立合理的索引能使查詢速率達到事半功倍的效果。

同數(shù)據(jù)庫的設計一樣，sql語句的優(yōu)化一樣有助于提高分頁的效率。通過測試比較，一個查詢條件直接用等號匹配的速度高于用 like+%的匹配速度。例如要在前臺根據(jù)條件查詢信息表中人員的姓名，工作和籍貫，若是用一句sql語句可以寫成：Select * from mess Where name  like @name+’%’ and work like +@work+’%’ and home like @home+’%’。但是試想一下，擁有百萬的數(shù)據(jù)一次一次的像上述sql語句那樣like匹配，這樣會因為大量的匹配消耗寶貴的時間。所以，存儲過程中的sql語句，最好分情況而定：通過查詢條件的不同動態(tài)匹配sql語句，例如：If(name.text!=””) {sql=select * from messWhere name = @name}，If(name.text==””&&work.text!=””&&status.text!==””) {sql=select * from messWhere status = @status and work = @work}。對于多表涉及到的多條件查詢，應該把查詢范圍小的寫在查詢條件的前面，這樣可以縮小篩選的范圍，減少后面條件匹配的范圍，從而降低查詢的所用時間。如select * from mess，user，where user.userid=mess.id and user.name=’a’ order by time，這樣的sql語句應該優(yōu)化改下為select * from mess，user，where user.name=’a’ and user.userid=mess.id order by time.同理，對于多表之間的匹配，也遵循匹配結果范圍小的兩個數(shù)據(jù)表優(yōu)先匹配。

3、性能實驗分析

3.1測試平臺

數(shù)據(jù)庫：sql sever2008

數(shù)據(jù)表：人員信息表mess（bid，name，phone，number，work，hometown，email，time）物理大?。?03MB，共有一百萬零三條數(shù)據(jù)記錄。中鐵建企業(yè)管理生產(chǎn)計劃統(tǒng)計系統(tǒng)中的項目表和施工單位表，項目表的物理大小在數(shù)據(jù)量為100萬條時為375.25MB，施工單位表共包括998個各級施工單位，物理大小為0.07MB。

查詢要求：

1.查詢mess表中的所有記錄，每頁返回十條記錄結果。

2.查詢中鐵建企業(yè)管理生產(chǎn)計劃統(tǒng)計系統(tǒng)中的項目表和施工單位表，返回項目的編號，項目的施工單位編號，施工單位的名稱，項目的名稱，項目的類型，項目的合同額，項目的開累數(shù)，項目的剩余開累數(shù)，及錄入員，每頁返回十條記錄結果。

測試環(huán)境：華碩筆記本電腦K43T，CPU：A6-3400M，內(nèi)存：2G。

操作系統(tǒng)：win7旗艦版

3.2測試結果

根據(jù)查詢要求1記錄各分頁方案的所用時間：

表1數(shù)據(jù)表mess共有100萬條數(shù)據(jù)  ms

根據(jù)查詢要求2記錄各分頁方案的所用時間（其中select top and NotIn和select top and max分頁方案因為局限性不能對查詢數(shù)據(jù)分頁）： 

表2項目表和施工單位表共有210萬條數(shù)據(jù)     ms

通過表1，表2的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)Row_number()二分法是上述所有分頁研究方案中效果最好的分頁方案，由于Row_number()函數(shù)本身并不依賴數(shù)據(jù)表中的數(shù)字段，所以它可以在實際項目中廣泛的應用，真正的提高了大數(shù)據(jù)的分頁效率。特別聲明：由于筆者所用的測試電腦本身的硬件低端，CPU處理速度慢，遠不及真正的服務器的處理速度，所以，在真正的服務器上即使是千萬頁的信息讀取也是高效迅速的。

4、結束語

動態(tài)網(wǎng)頁設計中分頁顯示數(shù)據(jù)有多種實現(xiàn)方法，本文通過上述七種分頁方案的實驗測試，比較各種分頁方案的優(yōu)缺點，一步一步的分析推導，提出了最優(yōu)的分頁方案Row_number()二分法，通過實際項目的測試，利用該方案能夠充分提高大數(shù)據(jù)分頁的效率，此方案對解決中大型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分頁具有一定的指導意義。

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文章出處：http://www.cnblogs.com/wlandwl/p/paginaction.html