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10万条数据批量插入,到底怎么做才快?

开发 前端
虽然是一条一条的插入,但是我们要开启批处理模式(BATCH),这样前前后后就只用这一个 SqlSession,如果不采用批处理模式,反反复复的获取 Connection 以及释放 Connection 会耗费大量时间,效率奇低,这种效率奇低的方式松哥就不给大家测试了。

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上周松哥转载了一个数据批量插入的文章,里边和大家聊了一下数据批量插入的问题,批量插入到底怎么做才快。

有个小伙伴看了文章后提出了不同的意见:

松哥认真和 BUG 同学聊了下,基本上明白了这个小伙伴的意思,于是我自己也写了个测试案例,重新整理了今天这篇文章,希望和小伙伴们一起探讨这个问题,也欢迎小伙伴们提出更好的方案。

1. 思路分析

批量插入这个问题,我们用 JDBC 操作,其实就是两种思路吧:

  • 用一个 for 循环,把数据一条一条的插入(这种需要开启批处理)。
  • 生成一条插入 sql,类似这种 insert into user(username,address) values('aa','bb'),('cc','dd')...。
  • 到底哪种快呢?

    我们从两方面来考虑这个问题:

  • 插入 SQL 本身执行的效率。
  • 网络 I/O。
  • 先说第一种方案,就是用 for 循环循环插入:

  • 这种方案的优势在于,JDBC 中的 PreparedStatement 有预编译功能,预编译之后会缓存起来,后面的 SQL 执行会比较快并且 JDBC 可以开启批处理,这个批处理执行非常给力。
  • 劣势在于,很多时候我们的 SQL 服务器和应用服务器可能并不是同一台,所以必须要考虑网络 IO,如果网络 IO 比较费时间的话,那么可能会拖慢 SQL 执行的速度。
  • 再来说第二种方案,就是生成一条 SQL 插入:

  • 这种方案的优势在于只有一次网络 IO,即使分片处理也只是数次网络 IO,所以这种方案不会在网络 IO 上花费太多时间。
  • 当然这种方案有好几个劣势,一是 SQL 太长了,甚至可能需要分片后批量处理;二是无法充分发挥 PreparedStatement 预编译的优势,SQL 要重新解析且无法复用;三是最终生成的 SQL 太长了,数据库管理器解析这么长的 SQL 也需要时间。
  • 所以我们最终要考虑的就是我们在网络 IO 上花费的时间,是否超过了 SQL 插入的时间?这是我们要考虑的核心问题。

    2. 数据测试

    接下来我们来做一个简单的测试,批量插入 5 万条数据看下。

    首先准备一个简单的测试表:

    1. CREATE TABLE `user` ( 
    2.   `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
    3.   `username` varchar(255) DEFAULT NULL
    4.   `address` varchar(255) DEFAULT NULL
    5.   `passwordvarchar(255) DEFAULT NULL
    6.   PRIMARY KEY (`id`) 
    7. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4; 

    接下来创建一个 Spring Boot 工程,引入 MyBatis 依赖和 MySQL 驱动,然后 application.properties 中配置一下数据库连接信息:

    1. spring.datasource.username=root 
    2. spring.datasource.password=123 
    3. spring.datasource.url=jdbc:mysql:///batch_insert?serverTimezone=Asia/Shanghai&rewriteBatchedStatements=true 

    大家需要注意,这个数据库连接 URL 地址中多了一个参数 rewriteBatchedStatements,这是核心。

    MySQL JDBC 驱动在默认情况下会无视 executeBatch() 语句,把我们期望批量执行的一组 sql 语句拆散,一条一条地发给 MySQL 数据库,批量插入实际上是单条插入,直接造成较低的性能。将 rewriteBatchedStatements 参数置为 true, 数据库驱动才会帮我们批量执行 SQL。

    OK,这样准备工作就做好了。

    2.1 方案一测试

    首先我们来看方案一的测试,即一条一条的插入(实际上是批处理)。

    首先创建相应的 mapper,如下:

    1. @Mapper 
    2. public interface UserMapper { 
    3.     Integer addUserOneByOne(User user); 

    对应的 XML 文件如下:

    1. <insert id="addUserOneByOne"
    2.     insert into user (username,address,passwordvalues (#{username},#{address},#{password}) 
    3. </insert

    service 如下:

    1. @Service 
    2. public class UserService extends ServiceImpl<UserMapper, User> implements IUserService { 
    3.     private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(UserService.class); 
    4.     @Autowired 
    5.     UserMapper userMapper; 
    6.     @Autowired 
    7.     SqlSessionFactory sqlSessionFactory; 
    8.  
    9.     @Transactional(rollbackFor = Exception.class) 
    10.     public void addUserOneByOne(List<User> users) { 
    11.         SqlSession session = sqlSessionFactory.openSession(ExecutorType.BATCH); 
    12.         UserMapper um = session.getMapper(UserMapper.class); 
    13.         long startTime = System.currentTimeMillis(); 
    14.         for (User user : users) { 
    15.             um.addUserOneByOne(user); 
    16.         } 
    17.         session.commit(); 
    18.         long endTime = System.currentTimeMillis(); 
    19.         logger.info("一条条插入 SQL 耗费时间 {}", (endTime - startTime)); 
    20.     } 

    这里我要说一下:

    虽然是一条一条的插入,但是我们要开启批处理模式(BATCH),这样前前后后就只用这一个 SqlSession,如果不采用批处理模式,反反复复的获取 Connection 以及释放 Connection 会耗费大量时间,效率奇低,这种效率奇低的方式松哥就不给大家测试了。

    接下来写一个简单的测试接口看下:

    1. @RestController 
    2. public class HelloController { 
    3.     private static final Logger logger = getLogger(HelloController.class); 
    4.     @Autowired 
    5.     UserService userService; 
    6.     /** 
    7.      * 一条一条插入 
    8.      */ 
    9.     @GetMapping("/user2"
    10.     public void user2() { 
    11.         List<User> users = new ArrayList<>(); 
    12.         for (int i = 0; i < 50000; i++) { 
    13.             User u = new User(); 
    14.             u.setAddress("广州:" + i); 
    15.             u.setUsername("张三:" + i); 
    16.             u.setPassword("123:" + i); 
    17.             users.add(u); 
    18.         } 
    19.         userService.addUserOneByOne(users); 
    20.     } 

    写个简单的单元测试:

    1. /** 
    2.  *  
    3.  * 单元测试加事务的目的是为了插入之后自动回滚,避免影响下一次测试结果 
    4.  * 一条一条插入 
    5.  */ 
    6. @Test 
    7. @Transactional 
    8. void addUserOneByOne() { 
    9.     List<User> users = new ArrayList<>(); 
    10.     for (int i = 0; i < 50000; i++) { 
    11.         User u = new User(); 
    12.         u.setAddress("广州:" + i); 
    13.         u.setUsername("张三:" + i); 
    14.         u.setPassword("123:" + i); 
    15.         users.add(u); 
    16.     } 
    17.     userService.addUserOneByOne(users); 

    可以看到,耗时 901 毫秒,5w 条数据插入不到 1 秒。

    2.2 方案二测试

    方案二是生成一条 SQL,然后插入。

    mapper 如下:

    1. @Mapper 
    2. public interface UserMapper { 
    3.     void addByOneSQL(@Param("users") List<User> users); 

    对应的 SQL 如下:

    1. <insert id="addByOneSQL"
    2.     insert into user (username,address,passwordvalues 
    3.     <foreach collection="users" item="user" separator=","
    4.         (#{user.username},#{user.address},#{user.password}) 
    5.     </foreach> 
    6. </insert

    service 如下:

    1. @Service 
    2. public class UserService extends ServiceImpl<UserMapper, User> implements IUserService { 
    3.     private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(UserService.class); 
    4.     @Autowired 
    5.     UserMapper userMapper; 
    6.     @Autowired 
    7.     SqlSessionFactory sqlSessionFactory; 
    8.     @Transactional(rollbackFor = Exception.class) 
    9.     public void addByOneSQL(List<User> users) { 
    10.         long startTime = System.currentTimeMillis(); 
    11.         userMapper.addByOneSQL(users); 
    12.         long endTime = System.currentTimeMillis(); 
    13.         logger.info("合并成一条 SQL 插入耗费时间 {}", (endTime - startTime)); 
    14.     } 

    然后在单元测试中调一下这个方法:

    1. /** 
    2.  * 合并成一条 SQL 插入 
    3.  */ 
    4. @Test 
    5. @Transactional 
    6. void addByOneSQL() { 
    7.     List<User> users = new ArrayList<>(); 
    8.     for (int i = 0; i < 50000; i++) { 
    9.         User u = new User(); 
    10.         u.setAddress("广州:" + i); 
    11.         u.setUsername("张三:" + i); 
    12.         u.setPassword("123:" + i); 
    13.         users.add(u); 
    14.     } 
    15.     userService.addByOneSQL(users); 

    可以看到插入 5 万条数据耗时 1805 毫秒。

    可以看到,生成一条 SQL 的执行效率还是要差一点。

    另外还需要注意,第二种方案还有一个问题,就是当数据量大的时候,生成的 SQL 将特别的长,MySQL 可能一次性处理不了这么大的 SQL,这个时候就需要修改 MySQL 的配置或者对待插入的数据进行分片处理了,这些操作又会导致插入时间更长。

    2.3 对比分析

    很明显,方案一更具优势。当批量插入十万、二十万数据的时候,方案一的优势会更加明显(方案二则需要修改 MySQL 配置或者对待插入数据进行分片)。

    3. MP 怎么做的?

    小伙伴们知道,其实 MyBatis Plus 里边也有一个批量插入的方法 saveBatch,我们来看看它的实现源码:

    1. @Transactional(rollbackFor = Exception.class) 
    2. @Override 
    3. public boolean saveBatch(Collection<T> entityList, int batchSize) { 
    4.     String sqlStatement = getSqlStatement(SqlMethod.INSERT_ONE); 
    5.     return executeBatch(entityList, batchSize, (sqlSession, entity) -> sqlSession.insert(sqlStatement, entity)); 

    可以看到,这里拿到的 sqlStatement 就是一个 INSERT_ONE,即一条一条插入。

    再来看 executeBatch 方法,如下:

    1. public static <E> boolean executeBatch(Class<?> entityClass, Log log, Collection<E> list, int batchSize, BiConsumer<SqlSession, E> consumer) { 
    2.     Assert.isFalse(batchSize < 1, "batchSize must not be less than one"); 
    3.     return !CollectionUtils.isEmpty(list) && executeBatch(entityClass, log, sqlSession -> { 
    4.         int size = list.size(); 
    5.         int i = 1; 
    6.         for (E element : list) { 
    7.             consumer.accept(sqlSession, element); 
    8.             if ((i % batchSize == 0) || i == size) { 
    9.                 sqlSession.flushStatements(); 
    10.             } 
    11.             i++; 
    12.         } 
    13.     }); 

    这里注意 return 中的第三个参数,是一个 lambda 表达式,这也是 MP 中批量插入的核心逻辑,可以看到,MP 先对数据进行分片(默认分片大小是 1000),分片完成之后,也是一条一条的插入。继续查看 executeBatch 方法,就会发现这里的 sqlSession 其实也是一个批处理的 sqlSession,并非普通的 sqlSession。

    综上,MP 中的批量插入方案跟我们 2.1 小节的批量插入思路其实是一样的。

    4. 小结

    好啦,经过上面的分析,现在小伙伴们知道了批量插入该怎么做了吧?

    本文转载自微信公众号「江南一点雨」,可以通过以下二维码关注。转载本文请联系江南一点雨公众号。

    责任编辑:武晓燕 江南一点雨
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