2023-03-12

SQLにおけるバインド変数

バインド変数とは

バインド変数は、SQL文内の値であり、SQL文を実行するたびに変更することができます。バインド変数はSQL文内のリテラル値を置き換えるために使用され、頻繁に実行されるSQL文のパフォーマンスを大幅に最適化することができます。

バインド変数は、SQLにおいてより動的なクエリのアプローチを提供することで、クエリの構築を容易にするため、SQLでの変数の使用を可能にすることで、クエリの動的な作成が容易になります。特に繰り返しクエリの場合、クエリを再解析する必要がなくなるため、効果的です。

バインド変数の利点は次のとおりです。

パフォーマンスの最適化
バインド変数はパーシングのオーバーヘッドを減らし、パフォーマンスを向上させるのに役立ちます。
SQLインジェクションの防止
バインド変数の値は実行可能なコードとして扱われないため、SQLインジェクション攻撃を緩和するのに役立ちます。
スケーラビリティの向上
バインド変数はパーシングのオーバーヘッドを減らすことにより、アプリケーションのスケーラビリティを向上させます。

バインド変数の使用方法

バインド変数の宣言方法は、使用しているSQLデータベース管理システムによって異なります。MySQLでは、SETコマンドを使用して変数を宣言します。一方、PostgreSQLは同じようにセッション変数をサポートしていません。

MySQLでは、次のようにしてSQL文内でバインド変数を宣言して使用することができます。

sql

SET @customer_id=1;
SELECT * FROM customers WHERE id = @customer_id;

この例では、@customer_idがバインド変数です。まず、バインド変数@customer_idを宣言し、その値に1を割り当てます。そして、そのバインド変数をSQLのSELECT文で使用します。

前述のように、PostgreSQLはMySQLと同じようにセッション変数をサポートしていません。ただし、バインド変数は通常、関数や手続きのコンテキスト内で使用され、引数として定義されます。以下に基本的な例を示します。

sql

CREATE OR REPLACE FUNCTION get_customer(p_customer_id INT) RETURNS TABLE(id INT, name TEXT) AS $$
BEGIN
   RETURN QUERY SELECT * FROM customers WHERE id = p_customer_id;
END;
$$ LANGUAGE plpgsql;


-- To call this function
SELECT * FROM get_customer(1);

このPostgreSQLの例では、p_customer_idは関数get_customer内でバインド変数として使用されるパラメータです。

SQLにおけるパーシング

パーシングは、SQL文の実行において、SQLエンジンが文の構文と意味の正しさを確認するフェーズです。パーシングでは、SQL文が正しく構成されており、文で参照されるデータベースオブジェクトの存在と正しい使用が確認されます。

パーシングプロセス

パーシングプロセスは、SQL文の実行の重要な要素です。SQL文の正当性をチェックし、実行を最適化するためのいくつかのステップで構成されています。

以下は、パーシングプロセスを示すダイアグラムです。

  ユーザーのSQL文
         |
         V
-------------------
| 構文チェック       |
-------------------
         |
         V
-------------------
| 意味チェック       |
-------------------
         |
         V
-------------------
| 共有プールチェック |
-------------------
         |
         V
      実行計画
         |
         V
    SQL文の実行

構文チェック
パーシングプロセスの最初のステージは、SQL文が構文的に正しいかどうかをチェックします。SQL文が正しい構造を持ち、適切なキーワード、節、演算子、括弧などが使用されていることを検証します。
意味チェック
構文チェックの後、SQLエンジンは意味チェックを実行します。これにより、SQL文で参照される全てのデータベースオブジェクト（テーブル、列など）が存在し、ユーザーが文を実行するために必要な権限を持っていることが確認されます。
共有プールチェック
最後のステージでは、共有プールまたはクエリキャッシュなどが、同じSQL文の以前にパースされ最適化されたバージョンが存在するかどうかをチェックしています。以前に存在する実行計画が見つかった場合、再利用され、ソフトパースが行われます。存在しない場合は、新しい実行計画が作成され、ハードパースが行われます。

SQLにおけるソフトパースとハードパース

ソフトパースとハードパースは、データベースで行われる2つのパーシング操作のタイプです。

ソフトパースは、SQLエンジンが共有プールをチェックし、同じSQL文のパース済み表現がすでに存在する場合に行われるため、リソースを消費するハードパースの必要性をなくす操作です。

一方、ハードパースはより広範な操作です。これは、パース済みのSQL文の表現が共有プールに存在しない場合に行われます。SQLエンジンは構文と意味のチェックを行い、実行計画を生成する必要があり、ソフトパースよりも多くのリソースを消費します。

ハードパースはリソースを多く消費する操作であり、過度に行われるとデータベースのパフォーマンスを低下させる可能性があります。ハードパースよりもリソースを少なく使用し、より高速なソフトパースのためにSQL操作を最適化することが一般的に有益です。

ソフトパースとハードパースにおけるバインド変数の役割

バインド変数は、ソフトパースの確率を大幅に向上させることができます。SQL文が操作するリテラル値のみ異なる場合、バインド変数を使用することで、共有プールでこれらの文が同一と認識され、ハードパースではなくソフトパースが行われます。

バインド変数は不必要なハードパースを回避するのに役立ちますが、ハードパース時に実行計画の最適化においてバインド変数が最適でない場合があります。これは一般にバインド変数ピークと呼ばれます。バインド変数の使用方法やタイミングを理解し、利点を最大限に活用しながら潜在的な欠点を軽減することが重要です。

バインド変数を正しく使用することで、SQLのパフォーマンスを大幅に最適化することができます。ハードパースの必要性を減らすことにより、CPU使用量を減らし、SGAの共有メモリ構造への競合を減らし、アプリケーションのスケーラビリティを高めることができます。