PgSQL 函数易变性等级分类

PgSQL中的函数默认有三种易变性等级，合理使用可以显著改善性能。

核心种差

• VOLATILE : 有副作用，不可被优化。
• STABLE： 执行了数据库查询。
• IMMUTABLE : 纯函数，执行结果可能会在规划时被预求值并缓存。

什么时候用？

• VOLATILE : 有任何写入，有任何副作用，需要看到外部命令所做的变更，或者调用了任何VOLATILE的函数
• STABLE： 有数据库查询，但没有写入，或者函数的结果依赖于配置参数（例如时区）
• IMMUTABLE : 纯函数。

具体解释

每个函数都带有一个易变性（Volatility） 等级。可能的取值包括 VOLATILE、STABLE，以及IMMUTABLE。创建函数时如果没有指定易变性等级，则默认为 VOLATILE。易变性是函数对优化器的承诺：

• VOLATILE函数可以做任何事情，包括修改数据库状态。在连续调用时即使使用相同的参数，也可能会返回不同的结果。优化器不会优化掉此类函数，每次调用都会重新求值。
• STABLE函数不能修改数据库状态，且在单条语句中保证给定同样的参数一定能返回同样的结果，因而优化器可以将相同参数的多次调用优化成一次调用。在索引扫描条件中允许使用STABLE函数，但VOLATILE函数就不行。（一次索引扫描中只会对参与比较的值求值一次，而不是每行求值一次，因而在一个索引扫描条件中不能使用 VOLATILE函数）。
• IMMUTABLE函数不能修改数据库状态，并且保证任何时候给定输入永远返回相同的结果。这种分类允许优化器在一个查询用常量参数调用该函数 时提前计算该函数。例如，一个 SELECT ... WHERE x = 2 + 2这样的查询可以被简化为SELECT ... WHERE x = 4，因为整数加法操作符底层的函数被 标记为IMMUTABLE。

STABLE与IMMUTABLE的区别

调用次数优化

以下面这个函数为例，它只是简单的返回常数2

CREATE OR REPLACE FUNCTION return2() RETURNS INTEGER AS
$$
BEGIN
RAISE NOTICE 'INVOKED';
RETURN 2;
END;
$$ LANGUAGE PLPGSQL STABLE;

当使用STABLE标签时，它会真的调用10次，而当使用IMMUTABLE标签时，它会被优化为一次调用。

vonng=# select return2() from generate_series(1,10);
NOTICE:  INVOKED
NOTICE:  INVOKED
NOTICE:  INVOKED
NOTICE:  INVOKED
NOTICE:  INVOKED
NOTICE:  INVOKED
NOTICE:  INVOKED
NOTICE:  INVOKED
NOTICE:  INVOKED
NOTICE:  INVOKED
 return2
---------
       2
       2
       2
       2
       2
       2
       2
       2
       2
       2
(10 rows)

这里将函数的标签改为IMMUTABLE

CREATE OR REPLACE FUNCTION return2() RETURNS INTEGER AS
$$
BEGIN
RAISE NOTICE 'INVOKED';
RETURN 2;
END;
$$ LANGUAGE PLPGSQL IMMUTABLE;

再执行同样的查询，这次函数只被调用了一次

vonng=# select return2() from generate_series(1,10);
NOTICE:  INVOKED
 return2
---------
       2
       2
       2
       2
       2
       2
       2
       2
       2
       2
(10 rows)

执行计划缓存

第二个例子是有关索引条件中的函数调用，假设我们有这么一张表，包含从1到1000的整数：

create table demo as select * from generate_series(1,1000) as id;
create index idx_id on demo(id);

现在创建一个IMMUTABLE的函数mymax

CREATE OR REPLACE FUNCTION mymax(int, int)
RETURNS int
AS $$
BEGIN
     RETURN CASE WHEN $1 > $2 THEN $1 ELSE $2 END;
END;
$$ LANGUAGE 'plpgsql' IMMUTABLE;

我们会发现，当我们在索引条件中直接使用该函数时，执行计划中的索引条件被直接求值缓存并固化为了id=2

vonng=# EXPLAIN SELECT * FROM demo WHERE id = mymax(1,2);
                               QUERY PLAN
------------------------------------------------------------------------
 Index Only Scan using idx_id on demo  (cost=0.28..2.29 rows=1 width=4)
   Index Cond: (id = 2)
(2 rows)

而如果将其改为STABLE函数，则结果变为运行时求值：

vonng=# EXPLAIN SELECT * FROM demo WHERE id = mymax(1,2);
                               QUERY PLAN
------------------------------------------------------------------------
 Index Only Scan using idx_id on demo  (cost=0.53..2.54 rows=1 width=4)
   Index Cond: (id = mymax(1, 2))
(2 rows)

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