使用執(zhí)行計劃優(yōu)化SQL語句

在PL/SQL Developer中寫好一段SQL代碼,按F5,或者點擊“執(zhí)行執(zhí)行計劃”圖標,PL/SQL Developer會自動打開執(zhí)行計劃窗口,顯示該SQL的執(zhí)行計劃。
執(zhí)行計劃表格內容的執(zhí)行順序是:按照從左至右,從上至下的步驟執(zhí)行,具體是指執(zhí)行計劃按照層次逐步縮進,從左至右看,縮進最多的那一步最先執(zhí)行,如果縮進量相同,則按照從上而下的方法判斷執(zhí)行順序。

一.oracle訪問數(shù)據(jù)的存取方法

1) 全表掃描(Full Table Scans, FTS)

為實現(xiàn)全表掃描,Oracle讀取表中所有的行,并檢查每一行是否滿足語句的WHERE限制條件一個多塊讀操作可以使一次I/O能讀取多塊數(shù)據(jù)塊(db_block_multiblock_read_count參數(shù)設定),而不是只讀取一個數(shù)據(jù)塊,這極大的減 少了I/O總次數(shù),提高了系統(tǒng)的吞吐量,所以利用多塊讀的方法可以十分高效地實現(xiàn)全表掃描,而且只有在全表掃描的情況下才能使用多塊讀操作。在這種訪問模 式下,每個數(shù)據(jù)塊只被讀一次。
  使用FTS的前提條件:在較大的表上不建議使用全表掃描,除非取出數(shù)據(jù)的比較多,超過總量的5% —— 10%,或你想使用并行查詢功能時。

2) 通過ROWID的表存?。═able Access by ROWID或rowid lookup)

行的ROWID指出了該行所在的數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)塊以及行在該塊中的位置,所以通過ROWID來存取數(shù)據(jù)可以快速定位到目標數(shù)據(jù)上,是Oracle存取單行數(shù)據(jù)的最快方法。
  這種存取方法不會用到多塊讀操作,一次I/O只能讀取一個數(shù)據(jù)塊。我們會經(jīng)常在執(zhí)行計劃中看到該存取方法,如通過索引查詢數(shù)據(jù)。
  使用ROWID存取的方法:
  SQL> explain plan for select * from dept where rowid = 'AAAAyGAADAAAAATAAF';

3)索引掃描(Index Scan或index lookup)

我們先通過index查找到數(shù)據(jù)對應的rowid值(對于非唯一索引可能返回多個rowid值),然后根據(jù)rowid直接從表中得到具體的數(shù)據(jù),這 種查找方式稱為索引掃描或索引查找(index lookup)。一個rowid唯一的表示一行數(shù)據(jù),該行對應的數(shù)據(jù)塊是通過一次i/o得到的,在此情況下該次i/o只會讀取一個數(shù)據(jù)庫塊。
  在索引中,除了存儲每個索引的值外,索引還存儲具有此值的行對應的ROWID值。

索引掃描可以由2步組成:

(1) 掃描索引得到對應的rowid值。
(2) 通過找到的rowid從表中讀出具體的數(shù)據(jù)。
  每步都是單獨的一次I/O,但是對于索引,由于經(jīng)常使用,絕大多數(shù)都已經(jīng)CACHE到內存中,所以第1步的 I/O經(jīng)常是邏輯I/O,即數(shù)據(jù)可以從內存中得到。但是對于第2步來說,如果表比較大,則其數(shù)據(jù)不可能全在內存中,所以其I/O很有可能是物理I/O,這 是一個機械操作,相對邏輯I/O來說,是極其費時間的。所以如果多大表進行索引掃描,取出的數(shù)據(jù)如果大于總量的5% —— 10%,使用索引掃描會效率下降很多。如下列所示:

  SQL> explain plan for select empno, ename from emp where empno=10;
  Query Plan
  ------------------------------------
  SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=1
  TABLE ACCESS BY ROWID EMP [ANALYZED]
  INDEX UNIQUE SCAN EMP_I1

但是如果查詢的數(shù)據(jù)能全在索引中找到,就可以避免進行第2步操作,避免了不必要的I/O,此時即使通過索引掃描取出的數(shù)據(jù)比較多,效率還是很高的

 SQL> explain plan for select empno from emp where empno=10;-- 只查詢empno列值
 Query Plan
 ------------------------------------
 SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=1
 INDEX UNIQUE SCAN EMP_I1

進一步講,如果sql語句中對索引列進行排序,因為索引已經(jīng)預先排序好了,所以在執(zhí)行計劃中不需要再對索引列進行排序

 SQL> explain plan for select empno, ename from emp
  where empno > 7876 order by empno;
 Query Plan
 --------------------------------------------------------------------------------
 SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=1
 TABLE ACCESS BY ROWID EMP [ANALYZED]
 INDEX RANGE SCAN EMP_I1 [ANALYZED]

從這個例子中可以看到:因為索引是已經(jīng)排序了的,所以將按照索引的順序查詢出符合條件的行,因此避免了進一步排序操作。

根據(jù)索引的類型與where限制條件的不同,有4種類型的索引掃描:

索引唯一掃描(index unique scan)
索引范圍掃描(index range scan)
索引全掃描(index full scan)
索引快速掃描(index fast full scan)

(1) 索引唯一掃描(index unique scan)
  通過唯一索引查找一個數(shù)值經(jīng)常返回單個ROWID.如果存在UNIQUE 或PRIMARY KEY 約束(它保證了語句只存取單行)的話,Oracle經(jīng)常實現(xiàn)唯一性掃描。
  使用唯一性約束的例子:

 SQL> explain plan for
 select empno,ename from emp where empno=10;
 Query Plan
 ------------------------------------
 SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=1
 TABLE ACCESS BY ROWID EMP [ANALYZED]
 INDEX UNIQUE SCAN EMP_I1

(2) 索引范圍掃描(index range scan)
  使用一個索引存取多行數(shù)據(jù),在唯一索引上使用索引范圍掃描的典型情況下是在謂詞(where限制條件)中使用了范圍操作符(如>、<、<>、>=、<=、between)
  使用索引范圍掃描的例子:

 SQL> explain plan for select empno,ename from emp
  where empno > 7876 order by empno;
 Query Plan
 --------------------------------------------------------------------------------
 SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=1
 TABLE ACCESS BY ROWID EMP [ANALYZED]
 INDEX RANGE SCAN EMP_I1 [ANALYZED]

在非唯一索引上,謂詞col = 5可能返回多行數(shù)據(jù),所以在非唯一索引上都使用索引范圍掃描。
  使用index rang scan的3種情況
 ?。╝) 在唯一索引列上使用了range操作符(> < <> >= <= between)
  (b) 在組合索引上,只使用部分列進行查詢,導致查詢出多行
 ?。╟) 對非唯一索引列上進行的任何查詢。

(3) 索引全掃描(index full scan)
  與全表掃描對應,也有相應的全索引掃描。而且此時查詢出的數(shù)據(jù)都必須從索引中可以直接得到。
  全索引掃描的例子:

 An Index full scan will not perform. single block i/o''s and so it may prove to be inefficient.
 e.g.
 Index BE_IX is a concatenated index on big_emp (empno, ename)
 SQL> explain plan for select empno, ename from big_emp order by empno,ename;
 Query Plan
 --------------------------------------------------------------------------------
 SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=26
 INDEX FULL SCAN BE_IX [ANALYZED]

(4) 索引快速掃描(index fast full scan)
  掃描索引中的所有的數(shù)據(jù)塊,與 index full scan很類似,但是一個顯著的區(qū)別就是它不對查詢出的數(shù)據(jù)進行排序,即數(shù)據(jù)不是以排序順序被返回。在這種存取方法中,可以使用多塊讀功能,也可以使用并行讀入,以便獲得最大吞吐量與縮短執(zhí)行時間。
  索引快速掃描的例子:
  BE_IX索引是一個多列索引: big_emp (empno,ename)

 SQL> explain plan for select empno,ename from big_emp;
 Query Plan
 ------------------------------------------
 SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=1
 INDEX FAST FULL SCAN BE_IX [ANALYZED]


 只選擇多列索引的第2列:
 SQL> explain plan for select ename from big_emp;
 Query Plan
 ------------------------------------------
 SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=1
 INDEX FAST FULL SCAN BE_IX [ANALYZED]

二、表之間的連接

Join是一種試圖將兩個表結合在一起的謂詞,一次只能連接2個表,表連接也可以被稱為表關聯(lián)。在后面的敘 述中,我們將會使用“row source”來代替“表”,因為使用row source更嚴謹一些,并且將參與連接的2個row source分別稱為row source1和row source 2.Join過程的各個步驟經(jīng)常是串行操作,即使相關的row source可以被并行訪問,即可以并行的讀取做join連接的兩個row source的數(shù)據(jù),但是在將表中符合限制條件的數(shù)據(jù)讀入到內存形成row source后,join的其它步驟一般是串行的。有多種方法可以將2個表連接起來,當然每種方法都有自己的優(yōu)缺點,每種連接類型只有在特定的條件下才會 發(fā)揮出其最大優(yōu)勢。
  row source(表)之間的連接順序對于查詢的效率有非常大的影響。通過首先存取特定的表,即將該表作為驅動表,這樣可以先應用某些限制條件,從而得到一個 較小的row source,使連接的效率較高,這也就是我們常說的要先執(zhí)行限制條件的原因。一般是在將表讀入內存時,應用where子句中對該表的限制條件。
  根據(jù)2個row source的連接條件的中操作符的不同,可以將連接分為等值連接(如WHERE A.COL3 = B.COL4)、非等值連接(WHERE A.COL3 > B.COL4)、外連接(WHERE A.COL3 = B.COL4(+))。上面的各個連接的連接原理都基本一樣,所以為了簡單期間,下面以等值連接為例進行介紹。
  在后面的介紹中,都以以下Sql為例進行說明:
  SELECT A.COL1, B.COL2
  FROM A, B
  WHERE A.COL3 = B.COL4;
  假設A表為Row Soruce1,則其對應的連接操作關聯(lián)列為COL 3;
  B表為Row Soruce2,則其對應的連接操作關聯(lián)列為COL 4;

連接類型:

目前為止,無論連接操作符如何,典型的連接類型共有3種:
  排序 - - 合并連接(Sort Merge Join (SMJ) )
  嵌套循環(huán)(Nested Loops (NL) )
  哈希連接(Hash Join)
  另外,還有一種Cartesian product(笛卡爾積),一般情況下,盡量避免使用。

1,排序 - - 合并連接(Sort Merge Join, SMJ)
  內部連接過程:
  1) 首先生成row source1需要的數(shù)據(jù),然后對這些數(shù)據(jù)按照連接操作關聯(lián)列(如A.col3)進行排序。
  2) 隨后生成row source2需要的數(shù)據(jù),然后對這些數(shù)據(jù)按照與sort source1對應的連接操作關聯(lián)列(如B.col4)進行排序。
  3) 最后兩邊已排序的行被放在一起執(zhí)行合并操作,即將2個row source按照連接條件連接起來

下面是連接步驟的圖形表示:

 MERGE
 /\
 SORTSORT
 ||
 Row Source 1Row Source 2

如果row source已經(jīng)在連接關聯(lián)列上被排序,則該連接操作就不需要再進行sort操作,這樣可以大大提高這種連接操作的連接速度,因為排序是個極其費資源的操 作,特別是對于較大的表。預先排序的row source包括已經(jīng)被索引的列(如a.col3或b.col4上有索引)或row source已經(jīng)在前面的步驟中被排序了。盡管合并兩個row source的過程是串行的,但是可以并行訪問這兩個row source(如并行讀入數(shù)據(jù),并行排序)。
  SMJ連接的例子:

 SQL> explain plan for
 select/*+ ordered */e.deptno, d.deptno
 from emp e, dept d
 where e.deptno = d.deptno
 order by e.deptno, d.deptno;
 Query Plan
 -------------------------------------
 SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=17
 MERGE JOIN
 SORT JOIN
 TABLE ACCESS FULL EMP [ANALYZED]
 SORT JOIN
 TABLE ACCESS FULL DEPT [ANALYZED]

排序是一個費時、費資源的操作,特別對于大表?;谶@個原因,SMJ經(jīng)常不是一個特別有效的連接方法,但是如果2個row source都已經(jīng)預先排序,則這種連接方法的效率也是蠻高的。

2,嵌套循環(huán)(Nested Loops, NL)
  這個連接方法有驅動表(外部表)的概念。其實,該連接過程就是一個2層嵌套循環(huán),所以外層循環(huán)的次數(shù)越少越好,這也就是我們?yōu)槭裁磳⑿”砘蚍祷剌^小 row source的表作為驅動表(用于外層循環(huán))的理論依據(jù)。但是這個理論只是一般指導原則,因為遵循這個理論并不能總保證使語句產生的I/O次數(shù)最少。有時 不遵守這個理論依據(jù),反而會獲得更好的效率。如果使用這種方法,決定使用哪個表作為驅動表很重要。有時如果驅動表選擇不正確,將會導致語句的性能很差、很差。
  內部連接過程:

 Row source1的Row 1 —— Probe ->Row source 2
 Row source1的Row 2 —— Probe ->Row source 2
 Row source1的Row 3 —— Probe ->Row source 2
 ……。
 Row source1的Row n —— Probe ->Row source 2

從內部連接過程來看,需要用row source1中的每一行,去匹配row source2中的所有行,所以此時保持row source1盡可能的小與高效的訪問row source2(一般通過索引實現(xiàn))是影響這個連接效率的關鍵問題。這只是理論指導原則,目的是使整個連接操作產生最少的物理I/O次數(shù),而且如果遵守這 個原則,一般也會使總的物理I/O數(shù)最少。但是如果不遵從這個指導原則,反而能用更少的物理I/O實現(xiàn)連接操作,那盡管違反指導原則吧!因為最少的物理 I/O次數(shù)才是我們應該遵從的真正的指導原則,在后面的具體案例分析中就給出這樣的例子。
  在上面的連接過程中,我們稱Row source1為驅動表或外部表。Row Source2被稱為被探查表或內部表。
  在NESTED LOOPS連接中,Oracle讀取row source1中的每一行,然后在row sourc2中檢查是否有匹配的行,所有被匹配的行都被放到結果集中,然后處理row source1中的下一行。這個過程一直繼續(xù),直到row source1中的所有行都被處理。這是從連接操作中可以得到第一個匹配行的最快的方法之一,這種類型的連接可以用在需要快速響應的語句中,以響應速度為 主要目標。
  如果driving row source(外部表)比較小,并且在inner row source(內部表)上有唯一索引,或有高選擇性非唯一索引時,使用這種方法可以得到較好的效率。NESTED LOOPS有其它連接方法沒有的的一個優(yōu)點是:可以先返回已經(jīng)連接的行,而不必等待所有的連接操作處理完才返回數(shù)據(jù),這可以實現(xiàn)快速的響應時間。
  如果不使用并行操作,最好的驅動表是那些應用了where 限制條件后,可以返回較少行數(shù)據(jù)的的表,所以大表也可能稱為驅動表,關鍵看限制條件。對于并行查詢,我們經(jīng)常選擇大表作為驅動表,因為大表可以充分利用并 行功能。當然,有時對查詢使用并行操作并不一定會比查詢不使用并行操作效率高,因為最后可能每個表只有很少的行符合限制條件,而且還要看你的硬件配置是否 可以支持并行(如是否有多個CPU,多個硬盤控制器),所以要具體問題具體對待。
3,哈希連接(Hash Join, HJ)
  這種連接是在oracle 7.3以后引入的,從理論上來說比NL與SMJ更高效,而且只用在CBO優(yōu)化器中。
  較小的row source被用來構建hash table與bitmap,第2個row source被用來被hansed,并與第一個row source生成的hash table進行匹配,以便進行進一步的連接。Bitmap被用來作為一種比較快的查找方法,來檢查在hash table中是否有匹配的行。特別的,當hash table比較大而不能全部容納在內存中時,這種查找方法更為有用。這種連接方法也有NL連接中所謂的驅動表的概念,被構建為hash table與bitmap的表為驅動表,當被構建的hash table與bitmap能被容納在內存中時,這種連接方式的效率極高。
要使哈希連接有效,需要設置HASH_JOIN_ENABLED=TRUE,缺省情況下該參數(shù)為TRUE,另外,不要忘了還要設置 hash_area_size參數(shù),以使哈希連接高效運行,因為哈希連接會在該參數(shù)指定大小的內存中運行,過小的參數(shù)會使哈希連接的性能比其他連接方式還 要低。

4,笛卡兒乘積(Cartesian Product)
  當兩個row source做連接,但是它們之間沒有關聯(lián)條件時,就會在兩個row source中做笛卡兒乘積,這通常由編寫代碼疏漏造成(即程序員忘了寫關聯(lián)條件)。笛卡爾乘積是一個表的每一行依次與另一個表中的所有行匹配。在特殊情況下我們可以使用笛卡兒乘積,如在星形連接中,除此之外,我們要盡量不使用笛卡兒乘積,否則,自己想結果是什么吧!

最后,總結一下,在哪種情況下用哪種連接方法比較好:

排序 - - 合并連接(Sort Merge Join, SMJ):
  a) 對于非等值連接,這種連接方式的效率是比較高的。
  b) 如果在關聯(lián)的列上都有索引,效果更好。
  c) 對于將2個較大的row source做連接,該連接方法比NL連接要好一些。
  d) 但是如果sort merge返回的row source過大,則又會導致使用過多的rowid在表中查詢數(shù)據(jù)時,數(shù)據(jù)庫性能下降,因為過多的I/O.

嵌套循環(huán)(Nested Loops, NL):
  a) 如果driving row source(外部表)比較小,并且在inner row source(內部表)上有唯一索引,或有高選擇性非唯一索引時,使用這種方法可以得到較好的效率。
  b) NESTED LOOPS有其它連接方法沒有的的一個優(yōu)點是:可以先返回已經(jīng)連接的行,而不必等待所有的連接操作處理完才返回數(shù)據(jù),這可以實現(xiàn)快速的響應時間。

哈希連接(Hash Join, HJ):
  a) 這種方法是在oracle7后來引入的,使用了比較先進的連接理論,一般來說,其效率應該好于其它2種連接,但是這種連接只能用在CBO優(yōu)化器中,而且需要設置合適的hash_area_size參數(shù),才能取得較好的性能。
  b) 在2個較大的row source之間連接時會取得相對較好的效率,在一個row source較小時則能取得更好的效率。
  c) 只能用于等值連接中

三.常用HINT

1.語法

 {DELETE|INSERT|SELECT|UPDATE} /*+ hint [text] [hint[text]]... */  
 or  
 {DELETE|INSERT|SELECT|UPDATE} --+ hint [text] [hint[text]]...  

如果語(句)法不對,則ORACLE會自動忽略所寫的HINT,不報錯

2./+INDEX(TABLE INDEX_NAME)/
表明對表選擇索引的掃描方法.

  1. /+USE_NL(TABLE)/
    將指定表與嵌套的連接的行源進行連接,并把指定表作為內部表.
  2. /+USE_HASH(TABLE)/
    將指定的表與其他行源通過哈希連接方式連接起來.
    例如:
 SELECT /*+USE_HASH(BSEMPMS,BSDPTMS)*/ * FROM BSEMPMS,BSDPTMS WHERE BSEMPMS.DPT_NO=BSDPTMS.DPT_NO;  
  1. NO_INDEX: 指定不使用哪些索引
 /*+ NO_INDEX ( table [index [index]...] ) */  
  1. parallel:并行查詢
 select /*+ parallel(emp,4)*/ * from emp where deptno=200 and sal>300;  

因為oracle默認并不會打開PDML,對DML語句必須手工啟用。

 alter session enable dml parallel;

使用并行查詢需要非常謹慎,會帶來額外的空間占用。且不支持觸發(fā)器,引用約束,高級復制和分布式事務等特性。

另:每個SELECT/INSERT/UPDATE/DELETE命令后只能有一個/*+ */,但提示內容可以有多個,可以用逗號分開,空格也可以。
 如:/*+ ordered index() use_nl() */  
?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯(lián)系作者
【社區(qū)內容提示】社區(qū)部分內容疑似由AI輔助生成,瀏覽時請結合常識與多方信息審慎甄別。
平臺聲明:文章內容(如有圖片或視頻亦包括在內)由作者上傳并發(fā)布,文章內容僅代表作者本人觀點,簡書系信息發(fā)布平臺,僅提供信息存儲服務。

相關閱讀更多精彩內容

友情鏈接更多精彩內容