MySQL的`CTE`：如何在递归查询中设置`MAX_RECURSION_DEPTH`以防止无限循环？ - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

MySQL 递归查询中的 MAX_RECURSION_DEPTH 设置

大家好，今天我们来深入探讨 MySQL 中通用表表达式（CTE）在递归查询中的应用，以及如何利用 MAX_RECURSION_DEPTH 选项来防止无限循环的发生。递归 CTE 是一种强大的工具，可以用来处理具有层级结构的数据，例如组织结构、产品分类、社交网络关系等。然而，如果递归 CTE 的终止条件设置不当，或者根本没有设置终止条件，就很容易陷入无限循环，导致数据库性能急剧下降甚至崩溃。因此，了解 MAX_RECURSION_DEPTH 的作用以及如何正确使用它至关重要。

什么是递归 CTE？

首先，我们来回顾一下什么是递归 CTE。CTE（Common Table Expression，通用表表达式）是一个命名的临时结果集，只在单个语句的执行范围内存在。递归 CTE 是一种特殊的 CTE，它通过引用自身来递归地构建结果集。一个典型的递归 CTE 包含两个部分：

锚定成员（Anchor Member）: 这是一个非递归的查询，用于初始化结果集。它定义了递归的起点。
递归成员（Recursive Member）: 这是一个引用 CTE 自身的结果集的查询。它通过不断迭代锚定成员的结果集，逐步构建最终的结果集。

这两个部分通过 UNION ALL 或 UNION DISTINCT 连接在一起。UNION ALL 保留所有重复行，而 UNION DISTINCT 去除重复行。在递归查询中，通常使用 UNION ALL，因为 UNION DISTINCT 会增加额外的性能开销。

一个简单的例子

假设我们有一个名为 employees 的表，用于存储员工及其上级的信息：

employee_id	employee_name	manager_id
1	John	NULL
2	Jane	1
3	Peter	2
4	Alice	1
5	Bob	4

我们可以使用递归 CTE 来查询所有员工及其上级的层级关系。

WITH RECURSIVE employee_hierarchy AS (
    -- 锚定成员：选择所有没有上级的员工 (root)
    SELECT employee_id, employee_name, manager_id, 0 AS level
    FROM employees
    WHERE manager_id IS NULL

    UNION ALL

    -- 递归成员：选择所有上级是 employee_hierarchy 表中员工的员工
    SELECT e.employee_id, e.employee_name, e.manager_id, eh.level + 1 AS level
    FROM employees e
    JOIN employee_hierarchy eh ON e.manager_id = eh.employee_id
)
SELECT * FROM employee_hierarchy;

在这个例子中：

锚定成员选择了所有 manager_id 为 NULL 的员工，即公司的最高层管理者。level 列初始化为 0。
递归成员通过 JOIN 将 employees 表与 employee_hierarchy 表连接起来，找到所有上级是 employee_hierarchy 表中员工的员工。level 列的值在每次递归中递增。

这个查询会输出所有员工及其对应的层级关系。

无限循环的风险

如果递归 CTE 没有明确的终止条件，或者终止条件设置不当，就可能陷入无限循环。例如，假设 employees 表中存在循环引用，即员工 A 的上级是员工 B，而员工 B 的上级又是员工 A。在这种情况下，上面的查询将永远不会结束，因为递归成员会不断地找到新的员工，而这些员工最终又会回到最初的员工。

-- 模拟循环引用
INSERT INTO employees (employee_id, employee_name, manager_id) VALUES (6, 'Eve', 7);
INSERT INTO employees (employee_id, employee_name, manager_id) VALUES (7, 'Charlie', 6);

在这种情况下，运行上面的递归 CTE 查询会导致无限循环。服务器会不停的执行，消耗大量的资源，直到达到服务器资源限制而崩溃，或者被手动终止。

MAX_RECURSION_DEPTH 的作用

为了防止递归 CTE 陷入无限循环，MySQL 引入了 MAX_RECURSION_DEPTH 选项。这个选项用于限制递归 CTE 的最大递归深度。当递归深度达到 MAX_RECURSION_DEPTH 时，MySQL 会自动终止查询，并返回一个错误。

MAX_RECURSION_DEPTH 的默认值为 0，表示没有限制。但是，在实际应用中，强烈建议将 MAX_RECURSION_DEPTH 设置为一个合理的数值，以防止无限循环的发生。

如何设置 MAX_RECURSION_DEPTH

MAX_RECURSION_DEPTH 可以通过以下几种方式设置：

会话级别设置: 只对当前会话有效。
```
SET @@session.max_sp_recursion_depth = 10;
```
全局级别设置: 对所有会话有效。需要 SUPER 权限才能修改。
```
SET @@global.max_sp_recursion_depth = 10;
```

在查询中使用 OPTION 子句: 只对当前查询有效。

WITH RECURSIVE employee_hierarchy AS (
    -- ... (递归 CTE 定义) ...
)
SELECT * FROM employee_hierarchy OPTION (MAX_RECURSION_DEPTH = 10);

选择合适的 MAX_RECURSION_DEPTH 值

MAX_RECURSION_DEPTH 的值应该根据实际的应用场景来确定。如果你的数据层级结构非常深，可能需要设置一个较大的值。但是，如果数据层级结构比较浅，设置一个较小的值就可以有效地防止无限循环的发生。

一般来说，可以先尝试设置一个较小的值，例如 10 或 20，然后逐步增加，直到能够满足实际的需求。同时，还需要考虑数据库服务器的性能。较大的 MAX_RECURSION_DEPTH 值可能会导致更多的资源消耗。

带有 MAX_RECURSION_DEPTH 的例子

现在，我们来修改之前的递归 CTE 查询，加上 MAX_RECURSION_DEPTH 选项：

WITH RECURSIVE employee_hierarchy AS (
    -- 锚定成员
    SELECT employee_id, employee_name, manager_id, 0 AS level
    FROM employees
    WHERE manager_id IS NULL

    UNION ALL

    -- 递归成员
    SELECT e.employee_id, e.employee_name, e.manager_id, eh.level + 1 AS level
    FROM employees e
    JOIN employee_hierarchy eh ON e.manager_id = eh.employee_id
)
SELECT * FROM employee_hierarchy OPTION (MAX_RECURSION_DEPTH = 5);

在这个例子中，我们将 MAX_RECURSION_DEPTH 设置为 5。如果递归深度超过 5，查询将会被终止，并返回一个错误。

错误处理

当递归深度达到 MAX_RECURSION_DEPTH 时，MySQL 会返回一个错误，例如：

Error 3630 (HY000): Recursive query exceeds maximum recursion depth of 5.

在实际应用中，我们需要对这个错误进行处理。可以捕获这个错误，并向用户显示一个友好的提示信息，或者记录错误日志。

更高级的递归 CTE 应用

除了简单的层级关系查询，递归 CTE 还可以用于解决更复杂的问题。例如：

计算物料清单（BOM）: 可以用来计算产品的零部件及其数量。
查找图中的所有路径: 可以用来查找社交网络中两个用户之间的所有路径。
生成序列: 可以用来生成一系列的数字或日期。

例子：计算物料清单

假设我们有一个名为 bom 的表，用于存储产品的物料清单：

product_id	component_id	quantity
1	2	2
1	3	1
2	4	3
3	5	1

其中，product_id 表示产品的 ID，component_id 表示零部件的 ID，quantity 表示零部件的数量。

我们可以使用递归 CTE 来计算产品的所有零部件及其总数量。

WITH RECURSIVE bom_hierarchy AS (
    -- 锚定成员：选择产品的直接零部件
    SELECT product_id, component_id, quantity
    FROM bom
    WHERE product_id = 1 -- 假设我们要计算产品 1 的物料清单

    UNION ALL

    -- 递归成员：选择零部件的零部件
    SELECT bh.product_id, b.component_id, b.quantity * bh.quantity AS quantity
    FROM bom b
    JOIN bom_hierarchy bh ON b.product_id = bh.component_id
)
SELECT component_id, SUM(quantity) AS total_quantity
FROM bom_hierarchy
GROUP BY component_id;

在这个例子中：

锚定成员选择了产品 1 的直接零部件。
递归成员通过 JOIN 将 bom 表与 bom_hierarchy 表连接起来，找到零部件的零部件，并计算总数量。

这个查询会输出产品 1 的所有零部件及其总数量。

例子：查找图中的所有路径

假设我们有一个名为 edges 的表，用于存储图的边：

source	target
A	B
B	C
C	D
A	E
E	F

其中，source 表示边的起点，target 表示边的终点。

我们可以使用递归 CTE 来查找从节点 A 到节点 D 的所有路径。

WITH RECURSIVE path_finder AS (
    -- 锚定成员：选择从节点 A 开始的边
    SELECT source, target, CAST(source AS CHAR(255)) AS path
    FROM edges
    WHERE source = 'A'

    UNION ALL

    -- 递归成员：选择路径的下一个节点
    SELECT e.source, e.target, CAST(pf.path || ',' || e.target AS CHAR(255)) AS path
    FROM edges e
    JOIN path_finder pf ON e.source = pf.target
    WHERE pf.path NOT LIKE CONCAT('%', e.target, '%') -- 防止循环
)
SELECT path
FROM path_finder
WHERE target = 'D';

在这个例子中：

锚定成员选择了从节点 A 开始的边。
递归成员通过 JOIN 将 edges 表与 path_finder 表连接起来，找到路径的下一个节点。
WHERE pf.path NOT LIKE CONCAT('%', e.target, '%') 用于防止循环。

这个查询会输出从节点 A 到节点 D 的所有路径。

总结与建议

递归 CTE 是一种强大的工具，可以用来处理具有层级结构的数据。MAX_RECURSION_DEPTH 选项可以有效地防止递归 CTE 陷入无限循环。在实际应用中，应该根据实际的应用场景来选择合适的 MAX_RECURSION_DEPTH 值。

关键点回顾：

MAX_RECURSION_DEPTH 是防止递归 CTE 无限循环的重要手段。
合理设置 MAX_RECURSION_DEPTH 值，避免资源耗尽。
注意错误处理，当达到最大递归深度时，捕获并处理错误。

希望今天的讲座能够帮助大家更好地理解和应用 MySQL 中的递归 CTE。谢谢大家！

MySQL 递归查询中的 MAX_RECURSION_DEPTH 设置

什么是递归 CTE？

无限循环的风险

MAX_RECURSION_DEPTH 的作用

如何设置 MAX_RECURSION_DEPTH

更高级的递归 CTE 应用

总结与建议

发表回复 取消回复

发表回复取消回复