理解 Materialized View：初學者指南

在資料庫管理中，查詢效能是一個重要的考量因素。

當資料表的數據量龐大，且需要頻繁執行複雜的查詢時，直接從原始表查詢可能會導致效能下降。

這時候，「物化檢視（Materialized View）」就成為提升查詢效能的利器。

它能夠將查詢結果預先儲存，以減少查詢時間，提高系統的整體效能。

本文將帶領初學者深入了解物化檢視的概念、優勢、使用場景，以及與一般檢視（View）的差異。

什麼是「物化」？（Materialized 的概念）

在計算機科學中，「物化（Materialization）」是一種預先計算並存儲結果的技術，它的目標是避免重複計算，提升效能。

想像一下，你每天早上都要從家裡走到超市買早餐，如果你每次都從零開始走過去，這就是即時計算（On-the-fly computation），每次需要結果時都要重新執行整個過程。

但如果你提前買好一週的早餐放在家裡，當你需要早餐時，只需從冰箱拿出來吃，這就是物化計算（Materialized Computation）——結果已經準備好，不用再重複計算。

物化的核心概念就是這樣：

與其每次都從頭計算，不如先計算好並存起來，後續直接讀取結果，節省時間與資源。

什麼是「物化計算」（Materialized Computation）？

當我們談論「計算」時，通常有兩種方式來處理數據：

1. 即時計算（On-the-fly Computation）
   • 每次需要結果時，從頭開始執行計算。
   • 例如：每次查詢一個數據時，系統都要重新計算總和、平均值、排序等。
   • 優點：始終是最新的結果。
   • 缺點：當數據量很大、計算很複雜時，查詢會變慢。
2. 物化計算（Materialized Computation）
   • 先計算好並存下來，後續需要時直接讀取存好的結果。
   • 例如：如果你每天都需要統計銷售報表，那麼不必每天重新計算所有交易數據，而是在每天結束時預先計算好報表並存起來，後續查詢時就直接讀取這個報表。
   • 優點：讀取速度快，減少重複計算的負擔。
   • 缺點：數據可能不是即時更新的，需要定期刷新。

舉個更直觀的例子：

• 即時計算： 你每次打開導航 APP，都讓系統重新計算你從家到公司的最佳路線。
• 物化計算： 你事先查好家到公司的路線，並將結果存下來，之後直接查看，不用重新計算。

這種 「先算好、存起來、之後直接用」 的方式就是 物化計算（Materialized Computation），它的主要目標是提升查詢速度、減少系統負擔。

物化計算的應用場景

物化計算廣泛應用於各種計算密集型場景，例如：

1. 數據庫查詢加速：
   • 例如：統計「每月銷售總額」，如果每次查詢都重新計算，會很慢；如果每天結束時先計算好總額，查詢時就能快速讀取結果。
2. 快取（Caching）技術：
   • 例如：當你打開一個網站，它可能會先顯示一個快取的頁面，而不是每次都從頭生成，這樣可以提升載入速度。
3. 商業智慧（BI）和數據分析：
   • 例如：報表生成時，系統可以預先計算一些數據，使用者查詢時就不需要即時計算，提升查詢效能。

這個概念是 Materialized View（物化檢視） 的基礎。

因為 Materialized View 就是資料庫應用物化計算來提升查詢效能的一種方式。

什麼是 View（檢視）？

在資料庫的世界裡，View（檢視） 就像是一個「查詢的快捷方式」。它本質上是一個預先寫好的 SQL 查詢的封裝，讓我們可以像查詢一張表一樣使用它，但它本身並不存放數據。

舉個例子：View 就像是一張即時產生的清單

想像你在一家公司擔任人資主管，每天都要查詢「IT 部門的員工名單」。如果你每次都要寫這個查詢，會很麻煩：

SELECT id, name, salary 
FROM employees 
WHERE department = 'IT';

於是，你建立了一個 View：

CREATE VIEW it_employees AS
SELECT id, name, salary 
FROM employees 
WHERE department = 'IT';

以後，你只需要簡單地查詢：

SELECT * FROM it_employees;

這就像是你在 Excel 建立了一個篩選條件，每次打開這個篩選，都能即時看到最新的 IT 部門員工名單。但 View 本身不存數據，每次你查詢時，它都會重新去資料表抓最新的資料。

View 的優勢

1. 簡化查詢：
   • 讓複雜的 SQL 變得簡單，避免每次都要寫長串的 JOIN 或篩選條件。
2. 提高安全性：
   • 可以讓特定使用者只能存取部分欄位（例如：讓普通員工只能看到 id 和 name，不能看到 salary）。
3. 保持數據即時更新：
   • View 不存數據，所以當原始資料表更新時，View 也會顯示最新的資料。

View 有什麼缺點？

雖然 View 很方便，但它有一個致命的問題——當查詢變得複雜、數據量變大時，它的查詢效能會變得很差。

因為 View 每次查詢時都要重新去資料表抓數據並執行 SQL，這樣會消耗大量計算資源。這時候，View 的便利性反而變成了負擔。

Materialized View（物化檢視）的命名由來

我們已經知道，View 每次查詢時都會重新執行 SQL，這可能會變慢。

那麼，有沒有辦法讓 View 的查詢變快呢？這就是 Materialized View（物化檢視） 出現的原因。

為什麼叫「Materialized View」？

🔵 「Materialized」這個詞的意思是「實體化」或「物質化」，代表它不只是虛擬的，而是「真的存在」的。

這個名字其實很好理解——普通 View 只是一個 SQL 查詢的「快捷方式」，每次查詢時都要重新計算。

而 Materialized View 的概念就是：「我們能不能先把查詢結果存起來，之後直接讀取？」

這就像是：

• 普通 View = 每次都現煮咖啡（每次重新執行 SQL 查詢）。
• Materialized View = 先煮好一壺咖啡，之後倒出來喝（預先計算好，之後直接讀取結果）。

這樣，查詢時就能省掉重新計算的時間，速度快很多！

為什麼不是叫「Materialized Table」？

有人可能會問：「既然 Materialized View 會把結果存起來，那為什麼不直接叫它Materialized Table（物化表）？」

原因很簡單：

1. 它的數據還是來自 SQL 查詢，而不是獨立的表。
   • Materialized View 只是查詢結果的快取，不是全新的表。
   • 如果原始表更新了，Materialized View 並不會自動更新，而是要手動「刷新」它的內容。
2. 它保留了 View 的特性（可以像查詢普通表一樣使用，但不需要重新計算）。
   • 它不像 Table 那樣允許隨時 INSERT、UPDATE 或 DELETE，它是根據 SQL 查詢結果來決定內容的。

所以，Materialized View 仍然叫 View，而不是 Table，因為它是 View 的加強版，而不是完全獨立的表。

普通 View vs. Materialized View（物化檢視）

簡單來說：

• View 是查詢的「快捷方式」，但每次查詢都要重新計算。
• Materialized View 是「存好的查詢結果」，查詢時直接讀取，速度快，但需要手動更新。

這就是為什麼 Materialized View 仍然叫 View，而不是 Table——它保留了 View 的使用方式，但多了一個「存起來」的特性。

所以，你可以這樣記住：

「View 是 SQL 的捷徑，而 Materialized View 則是 SQL 查詢的快取！」

這樣的設計，使 Materialized View 在資料分析、報表、商業智慧（BI）等場景中特別有用，因為這些場景需要頻繁查詢固定格式的數據，但又不希望查詢過慢。

現在，你已經完全理解 Materialized View 為什麼叫這個名字了！🚀

如何建立與更新 Materialized View？

在 SQL 中，建立 Materialized View 的語法與普通 View 類似，但關鍵的不同點是它會存儲數據：

📌 建立 Materialized View

CREATE MATERIALIZED VIEW monthly_sales AS
SELECT 
    DATE_TRUNC('month', sale_date) AS month,
    SUM(amount) AS total_sales
FROM sales
GROUP BY DATE_TRUNC('month', sale_date);

這個 Materialized View 會存儲「每月銷售總額」，讓查詢時不需要重新計算。

📌 更新（刷新）Materialized View 由於 Materialized View 不會自動更新，因此當數據變更時，需要手動或定期刷新：

REFRESH MATERIALIZED VIEW monthly_sales;

如果你的資料庫支援，可以使用：

REFRESH MATERIALIZED VIEW monthly_sales WITH DATA;

這樣會強制刷新數據，使查詢結果保持最新

為什麼要使用 Materialized View？

我們已經知道，Materialized View（物化檢視）的核心概念是先把查詢結果存起來，讓後續的查詢更快。但具體來說，它能帶來哪些好處呢？這裡有幾個關鍵優勢：

查詢速度大幅提升

想像你每次要計算公司整年的銷售額，系統都要重新把數百萬筆交易記錄加總，這樣查詢速度會變得非常慢。

但如果我們事先計算好，直接存起來，查詢時就能瞬間拿到結果！

這正是 Materialized View 最大的優勢：預先計算好查詢結果，存起來，讓後續查詢變快。

普通 View 每次查詢時都要重新計算，但 Materialized View 直接從存好的數據取值，效能大幅提升，特別適合需要頻繁查詢的場景。

📌 舉例

• 普通 View： 每次查詢時，系統都要重新跑 SQL：

SELECT SUM(amount) FROM sales WHERE date >= '2023-01-01';

• Materialized View： 預先計算並存起來，之後查詢時就直接讀取：

SELECT * FROM yearly_sales_summary;

• 結果立刻就能拿到！

減少資料庫的負擔

如果每個人都不斷查詢同樣的數據，會讓資料庫變得超級忙，影響整個系統效能！

當大量使用者頻繁查詢相同的數據時，系統需要重複計算相同的結果，這會增加 CPU、記憶體和 I/O 負擔。

Materialized View 可以大幅減少這種負擔，因為：

• 事先計算好的結果被存起來，查詢時不需要重新運算。
• 減少了對原始表的存取，降低資料庫負載，讓系統更流暢。

📌 適用場景

• 電商網站的熱門商品排行：不用每次重新計算，而是直接讀取 Materialized View。
• 金融數據分析：避免每次查詢都重新計算整年的交易數據。

特別適合複雜的 SQL 查詢

當 SQL 查詢涉及 JOIN、GROUP BY、SUM、AVG 等運算時，執行時間會變得很長。

有些 SQL 查詢又長又複雜，每次執行都要花費大量時間，特別是：

• JOIN 多張表（跨部門資料統計）。
• GROUP BY 聚合計算（統計銷售額、客戶數等）。
• 排序（ORDER BY）（找出前 100 名 VIP 客戶）。

這些查詢通常執行起來會很慢，但如果我們用 Materialized View 事先算好並存起來，就能在後續查詢時直接取用結果，讓查詢效能變得更高。

📌 適用場景

• 電商平台的「每月銷售報表」（先存好，不用每次都重新計算）。
• 社群網站的「熱門文章排行」（不用每次計算點擊數，直接讀 Materialized View）。

可以定期刷新數據

雖然 Materialized View 不會即時更新，但我們可以設定「手動或自動刷新」，確保數據保持最新！

與普通 View 不同，Materialized View 的數據不會隨著原始表變更而即時更新，這是它的一大特點。

但這並不代表數據永遠不會更新，我們可以根據需求手動或定期刷新，以確保數據是最新的。

📌 如何刷新 Materialized View？ 當原始數據表有變更時，可以手動執行：

REFRESH MATERIALIZED VIEW monthly_sales;

有些資料庫（如 PostgreSQL）支援：

REFRESH MATERIALIZED VIEW monthly_sales WITH DATA;

這樣就能確保數據不會過時！

📌 適用場景

• 每日、每週報表（例如「昨日銷售總額」，每天凌晨刷新一次）。
• 熱門關鍵字分析（每小時更新一次）。

結論

Materialized View（物化檢視）是一種強大的技術，它的核心概念是：

✅ 先把查詢結果存起來，後續查詢時直接讀取，減少重複計算，提高效能。
✅ 適用於需要頻繁查詢但變動不大的數據，如銷售報表、財務報告、商業智慧（BI）分析等。
✅ 可以手動或定期刷新，確保數據保持最新。

希望這篇文章能幫助你理解 Materialized View，讓你在設計資料庫時更有效率！🚀