Exists 연산자에 대해서 (SQL)

개인적으로 SQL의 Exists 연산자에 대한 이해도가 낮았고 이로 인해 실제로 활용을 거의 못하고 있었는데, DB 스터디를 위해 책을 읽는 도중 해당 연산자에 대한 내용이 등장해서 이 기회에 이를 확실히 정리하고 넘어가고자 한다.

 

Exists 연산자란?

Exists 연산자는 연산자 이후에 등장하는 서브쿼리에 대해 결과 데이터가 존재할 경우 True, 그렇지 않을 경우 False를 반환하는 역할을 수행한다.

말로만 설명하면 이해가 어려우니 실제 예시를 들어보면 아래와 같다.

SELECT post.id, post.name
FROM post
WHERE post.user_id = 10 AND EXISTS (
    SELECT 1
    FROM comment
    WHERE comment.post_id = post.id AND comment.created_at >= '2023-08-01'
);

위 예시는 2023-10-01 일자 이후에 생성된 댓글을 하나라도 가지면서, 동시에 user_id 값이 10인 post의 식별자를 모두 출력하는 쿼리로, 조건을 만족하는 레코드의 경우 EXISTS 연산자가 True를 반환하여 쿼리 결과에 포함되게 된다.

 

언제 사용하는지

위에서 예시로 든 쿼리는 사실 아래처럼 작성해도 동일한 결과물을 출력한다.

SELECT DISTINCT p.id, p.name
FROM post p, comment c
WHERE p.user_id = 10 AND p.id = c.post_id AND c.created_at >= '2023-08-01';

 

쿼리를 보면 알겠지만 Exists 쿼리는 대부분 조인 쿼리를 통해 동일한 결과를 출력할 수 있다.

그렇다면 굳이 Exists 연산자를 사용하는 이유는 뭘까?

그 이유는 바로, 조건을 만족하는 데이터를 하나라도 발견하면 그 즉시 이후의 불필요한 검색을 건너뛸 수 있게 쿼리를 작성할 수 있기 때문이다.

이를 통하면 굳이 읽을 필요가 없는 데이터들을 읽지 않을 수 있고 읽어온 데이터들을 다시 가지치기하는 과정을 거칠 필요도 없어진다. 

이를 실제로 확인하기 위해 위 예시 쿼리들의 실행 계획을 살펴보자.

실행 계획

Join 쿼리

JOIN 쿼리 EXPLAIN 결과

JOIN 쿼리 EXPLAIN ANALYZE 결과

먼저 단순 조인 쿼리이다.

실행 계획을 보면 NL 조인을 수행한 뒤에, 쿼리 내의 DISTINCT 절을 처리하기 위해 임시 테이블을 활용하고 있다. 임시 테이블은 메모리에 생성되는지 디스크에 생성되는지에 따라 성능 상 차이가 존재하나 실행 계획 상에서 이를 확인하는 것은 불가능하다. 다만 실제 소요 시간만 놓고 보면 이 임시 테이블을 활용하는데 대부분의 시간이 소요되는 상황이다. 일종의 병목으로 작용하는 것이다. 

Exists 쿼리

EXISTS 쿼리 EXPLAIN 결과

EXISTS 쿼리 EXPLAIN ANALYZE 결과

다음은 Exists 연산자를 사용한 쿼리이다.

실행 계획 상의 세미조인이라는 키워드가 눈에 띈다. 이 키워드는 Mysql에서 다른 테이블을 실제 조인은 하지 않으면서(데이터를 출력하지 않음), 단지 다른 테이블에서 조건을 만족하는 레코드가 존재하는지 확인만 수행하는 형태의 쿼리가 수행될 때 등장한다. 

또한 Explain 결과 출력의 Extra 부분의 FirstMatch(post)라는 단어도 눈에 띄는데, 이는 post 테이블에서 다른 테이블을 조회할 때(여기에서는 comment 테이블) 조인의 작동 방식처럼 동작하되 조건을 만족하는 하나의 레코드를 발견 시 곧바로 다음 레코드에 대한 조인이 수행된다는 의미이다. 이는 세미조인 최적화 방식 중 하나로, Exists 연산자를 사용하여 불필요한 읽기 작업을 수행하지 않도록 실행 계획 상에서 제어하고 있는 것이다. 이로 인해 위 쿼리는 실행 계획 상에서 병목 지점이 존재하지 않으며, 따라서 첫 레코드를 반환하는데 아주 짧은 시간이 소요된다. 

이렇게 쿼리가 작성될 경우, 이후 페이지네이션과 같은 부분 범위 처리를 도입하여 쿼리의 성능을 비약적으로 단축시킬 수 있게 되어 OLTP 환경의 특성에 부합하는 쿼리가 된다.