Oracle里常見的執行計劃

本文介紹了Oracle數據庫里常見的執行計劃，使用的Oracle數據庫版本為11.2.0.1。

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1、與表訪問相關的執行計劃

Oracle數據庫里與表訪問有關的兩種方法：全表掃描和ROWID掃描。反映在執行計劃上，與全表掃描對應的執行計劃中的關鍵字是“TABLE ACCESS FULL”，與ROWID掃描對應的執行計劃中關鍵字是“TABLE ACCESS BY USER ROWID”或“TABLE ACCESS BY INDEX ROWID”。

scott@MYDB>select empno,ename,rowid from emp where ename='SCOTT';

     EMPNO ENAME                          ROWID
---------- ------------------------------ ------------------
      7788 SCOTT                          AAAR3xAAEAAAACXAAH

Oracle里常見的執行計劃

scott@MYDB>select empno,ename,rowid from emp where rowid='AAAR3xAAEAAAACXAAH';

     EMPNO ENAME                          ROWID
---------- ------------------------------ ------------------
      7788 SCOTT                          AAAR3xAAEAAAACXAAH

Oracle里常見的執行計劃

scott@MYDB>select empno,ename,rowid from emp where empno=7788;

     EMPNO ENAME                          ROWID
---------- ------------------------------ ------------------
      7788 SCOTT                          AAAR3xAAEAAAACXAAH

Oracle里常見的執行計劃

從實驗中可以看出，第一個SQL執行計劃走的是對表EMP的全表掃描，對應的關鍵字就是“TABLE ACCESS FULL”；第二個SQL的執行計劃走的是對表EMP的ROWID掃描，對應的關鍵字是“TABLE ACCESS BY USER ROWID”；第三個SQL的執行計劃走的是對表EMP的ROWID掃描，對應的關鍵字是“TABLE ACCESS BY INDEX ROWID”。注意如果ROWID來源于用戶手工指定則對應的是“TABLE ACCESS BY USER ROWID”；如果ROWID是來源于索引，則對應的是“TABLE ACCESS BY INDEX ROWID”。

2與B*Tree索引相關的執行計劃

Oracle數據庫里常見的與B*Tree索引訪問相關的方法，包括索引唯一掃描、索引范圍掃描、索引全掃描、索引快速全掃描和索引跳躍式掃描，反映在執行計劃上分別對應INDEX UNIQUE SCAN、INDEX RANGE SCAN、INDEX FULL SCAN、INDEX FAST FULL SCAN和INDEX SKIP SCAN。

用實驗查看相關執行計劃

zx@MYDB>create table employee (gender varchar2(1),employee_id number);

Table created.

zx@MYDB>insert into employee values('F',99);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('F',100);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',101);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',102);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',103);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',104);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',105);

1 row created.

zx@MYDB>create unique index idx_uni_emp on employee(employee_id);

Index created.

zx@MYDB>select * from employee where employee_id=100;

GEN EMPLOYEE_ID
--- -----------
F           100

Oracle里常見的執行計劃

第一個SQL的執行計劃走的是對索引IDX_UNI_EMP的索引唯一掃描，關鍵字是“INDEX UNIQUE SCAN”。

zx@MYDB>drop index idx_uni_emp;

Index dropped.

zx@MYDB>create index idx_emp_1 on employee(employee_id);

Index created.

zx@MYDB>select * from employee where employee_id=100;

GEN EMPLOYEE_ID
--- -----------
F           100

Oracle里常見的執行計劃

現在SQL的執行計劃是對索引IDX_EMP_1的索引范圍掃描，關鍵字是“INDEX RANGE SCAN”。

zx@MYDB>truncate table employee;

Table truncated.

zx@MYDB>begin
  2  for i in 1..10000 loop
  3  insert into employee select decode(mod(i,2),0,'M','F'),i from dual;
  4  end loop;
  5  end;
  6  /


PL/SQL procedure successfully completed.

zx@MYDB>zx@MYDB>commit;

Commit complete.

zx@MYDB>select gender,count(*) from employee group by gender;

GEN   COUNT(*)
--- ----------
M         5000
F         5000

zx@MYDB>exec dbms_stats.gather_table_stats(ownname=>USER,tabname=>'EMPLOYEE',estimate_percent=>100,cascade=>true,no_invalidate=>false,method_opt=>'FOR ALL COLUMNS SIZE 1');

PL/SQL procedure successfully completed.

zx@MYDB>set autotrace traceonly
zx@MYDB>select employee_id from employee;

10000 rows selected.

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2119105728

------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation         | Name     | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |          | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  TABLE ACCESS FULL| EMPLOYEE | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
------------------------------------------------------------------------------
...省略部分輸出

明明可以掃描索引IDX_EMP_1得到結果，卻選擇了全表掃描，就算使用Hint強制讓Oracle掃描索引IDX_EMP_1，結果卻是Hint失效了。

zx@MYDB>select /* +index(employee idx_emp_1) */employee_id from employee;

10000 rows selected.


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2119105728

------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation         | Name     | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |          | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  TABLE ACCESS FULL| EMPLOYEE | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
------------------------------------------------------------------------------
...省略部分輸出

出現這個現象的原因是Oracle無論如何總會保證目標SQL結果的正確性，可能會得到錯誤結果的執行路徑Oracle是不會考慮的。對于索引IDX_EMP_1而言，它是一個單鍵值的B*Tree索引，所以NULL值不會存儲在其中，那么一量EMPLOYEE_ID出現了NULL值(雖然這里實際上并沒有NULL值)，則掃描索引的結果就是漏掉那些EMPLOYEE_ID為NULL值的記錄，這也就意味著如果Oracle在執行上述SQL時選擇了掃描IDX_EMP_1，那么執行結果就有可能是不準的。在這種情況下，Oracle當然不會考慮掃描索引，即使我們使用了Hint。

如果想讓Oracle在執行上述SQL時掃描索引IDX_EMP_1，則必須將列EMPLOYEE_ID的屬性修改為NOT NULL。這就相當于告訴Oracle，這里列EMPLOYEE_ID上不會有NULL值，你就放心地掃描索引IDX_EMP_1吧。

zx@MYDB>alter table employee modify employee_id not null;

Table altered.

zx@MYDB>select employee_id from employee;

10000 rows selected.


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3918702848

----------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation            | Name      | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
----------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT     |           | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  INDEX FAST FULL SCAN| IDX_EMP_1 | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
----------------------------------------------------------------------------------
...省略部分輸出

從上面的輸出可以看出，現在SQL的執行計劃走的是對索引IDX_EMP_1的索引快速全掃描，對應的是“INDEX FAST FULL SCAN”。

現在加上強制走索引IDX_EMP_1的Hint，再次執行該SQL

zx@MYDB>select /*+index(employee idx_emp_1) */employee_id from employee;

10000 rows selected.


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 438557521

------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation        | Name      | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT |           | 10000 | 40000 |    20   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  INDEX FULL SCAN | IDX_EMP_1 | 10000 | 40000 |    20   (0)| 00:00:01 |
------------------------------------------------------------------------------
...省略部分輸出
可以看到現在SQL的執行計劃走的是對索引IDX_EMP_1的索引快速全掃描INDEX FULL SCAN(如果是在11.2.0.4版本上執行上以SQL可以以看到還是INDEX FAST FULL SCAN)
zx@MYDB>drop index idx_emp_1;

Index dropped.

zx@MYDB>create index idx_emp_2 on employee(gender,employee_id);

Index created.

zx@MYDB>select * from employee where employee_id=101;

Oracle里常見的執行計劃

從上面輸出可以看出，SQL的執行計劃走的是對索引IDX_EMP_2的索引跳躍式掃描，對應“INDEXSKIP SCAN”。

3、與表連接相關的執行計劃

Oracle數據庫里常見的與表連接相關的一些方法：排序合并連接、嵌套循環連接、哈希連接等以及反連接和半連接

zx@MYDB>create table t1(col1 number,col2 varchar2(1));

Table created.

zx@MYDB>create table t2(col2 varchar2(1),col3 varchar2(2));

Table created.

zx@MYDB>insert into t1 values(1,'A');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t1 values(2,'B');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t1 values(3,'C');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t1 values(4,'D');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t1 values(5,'E');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t2 values('A','A2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t2 values('B','B2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t2 values('D','D2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t2 values('E','E2');

1 row created.

zx@MYDB>
zx@MYDB>commit;

Commit complete.

zx@MYDB>select * from t1;

      COL1 COL
---------- ---
         1 A
         2 B
         3 C
         4 D
         5 E

zx@MYDB>select * from t2;

COL COL3
--- ------
A   A2
B   B2
D   D2
E   E2

zx@MYDB>select t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1,t2 where t1.col2=t2.col2;

      COL1 COL COL3
---------- --- ------
         1 A   A2
         2 B   B2
         4 D   D2
         5 E   E2

Oracle里常見的執行計劃

從上面的輸出可以看出，SQL的執行計劃走的是對表T1和T2的哈希連接，連接條件是t1.col2=t2.col2，對應的關鍵字是“HASH JOIN”。

使用強制走排序合并連接的Hint后再次執行SQL

zx@MYDB>select /*+use_merge(t1,t2) */t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1,t2 where t1.col2=t2.col2;

      COL1 COL COL3
---------- --- ------
         1 A   A2
         2 B   B2
         4 D   D2
         5 E   E2

Oracle里常見的執行計劃

從上面的輸出可以看出現在SQL的執行計劃走的是對表T1和T2的排序合并連接，對應的關鍵字是“MERGEJOIN”和“SORT JOIN”。

接著使用強制走嵌套循環連接的Hint后再次執行SQL

zx@MYDB>select /*+use_nl(t1,t2) */t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1,t2 where t1.col2=t2.col2;

      COL1 COL COL3
---------- --- ------
         1 A   A2
         2 B   B2
         4 D   D2
         5 E   E2

Oracle里常見的執行計劃

從上面的輸出可以看出現在SQL的執行計劃走的是對表T1和T2的嵌套循環連接，對應的關鍵字是“NESTEDLOOPS”

嵌套循環連接的驅動表是可以變的，我們使用Hint將上述SQL的驅動表改為T1再將執行SQL

zx@MYDB>select /*+ ordered use_nl(t1,t2) */t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1,t2 where t1.col2=t2.col2;

      COL1 COL COL3
---------- --- ------
         1 A   A2
         2 B   B2
         4 D   D2
         5 E   E2

Oracle里常見的執行計劃

從結果中可以看到，嵌套循環連接的驅動表確實已經變為T1

再看反連接的例子。首先將表T1和T2的連接列col2改為NOT NULL，以便能走出我們想要的反連接的執行計劃

zx@MYDB>alter table t1 modify col2 not null;

Table altered.

zx@MYDB>alter table t2 modify col2 not null;

Table altered.

zx@MYDB>select * from t1 where col2 not in (select col2 from t2 where col3='A2');

      COL1 COL
---------- ---
         5 E
         4 D
         2 B
         3 C

Oracle里常見的執行計劃

從輸出內容上可以看出，SQL的執行計劃走的是對表T1和T2的哈希反連接，反連接在執行計劃中對應的關鍵字是“ANTI”，哈希反連接對應的就是“HASH JOIN ANTI”。

反連接的具體連接方法是可變的，這里使用Hint將SQL的反連接改為排序合并反連接

zx@MYDB>select * from t1 where col2 not in (select /*+ MERGE_AJ */ col2 from t2 where col3='A2');

      COL1 COL
---------- ---
         2 B
         3 C
         4 D
         5 E

Oracle里常見的執行計劃

從輸出內容可以看出，SQL的執行計劃走的是對表T1和T2的排序合并反連接，對應的關鍵字是“MERGE JOIN ANTI”。

再使用Hint將SQL的反連接方法改為嵌套循環反連接

zx@MYDB>select * from t1 where col2 not in (select /*+ NL_AJ */ col2 from t2 where col3='A2');

      COL1 COL
---------- ---
         2 B
         3 C
         4 D
         5 E

Oracle里常見的執行計劃

再看半連接的例子。

zx@MYDB>insert into t2 values('E','E3');

1 row created.

zx@MYDB>commit;

Commit complete.

zx@MYDB>select * from t1 where exists(select * from t2 where t1.col2=t2.col2 and col3>'D2');

      COL1 COL
---------- ---
         5 E

Oracle里常見的執行計劃

從輸出可以看出，SQL的執行計劃走的是對表T1和T2的哈希半連接，半連接在執行計劃中對應的關鍵字是“SEMI”，哈希半連接在執行計劃中對應的關鍵字是“HASH JOIN SEMI”。

半連接的具體連接方法是可變的，使用Hint將SQL的半連接方法改為排序合并半連接：

zx@MYDB>select * from t1 where exists(select /*+ MERGE_SJ */* from t2 where t1.col2=t2.col2 and col3>'D2');

      COL1 COL
---------- ---
         5 E

Oracle里常見的執行計劃

從輸出內容可以看出，SQL的執行計劃走的是對表T1和T2的排序合并半連接，對應的關鍵字是“MERGE JOIN SEMI”。

再使用Hint把SQL的半連接方法改為嵌套循環半連接：

zx@MYDB>select * from t1 where exists(select /*+ NL_SJ */* from t2 where t1.col2=t2.col2 and col3>'D2');

      COL1 COL
---------- ---
         5 E

Oracle里常見的執行計劃

從輸出內容可以看出，SQL的執行計劃走的是對表T1和T2的嵌套循環半連接，對應的關鍵字是“NESTED LOOPS SEMI”

4、關于位圖索引相關的執行計劃

Oracle數據庫里常見的與位圖索引訪問相關的方法包括如下這些類型：位圖索引單鍵值掃描、位圖索引范圍掃描、位圖索引全掃描、位圖索引快速全掃描、位圖按位與、位圖按位或、位圖按位減等。

Oracle在使用完位圖索引后通常會將最后的位圖運算結果轉化為ROWID，這一步轉換過程對應的執行計劃中的“BITMAP CONVERSION TO ROWIDS”。

zx@MYDB>create table customer
  2  (
  3  customer# number,
  4  marital_status varchar2(10),
  5  region varchar2(10),
  6  gender varchar2(10),
  7  income_level varchar2(10)
  8  );

Table created.

zx@MYDB>insert into customer values(101,'single','east','male','bracket_1');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(102,'married','central','female','bracket_4');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(103,'married','west','female','bracket_2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(104,'divorced','west','male','bracket_4');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(105,'single','central','female','bracket_2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(106,'married','central','female','bracket_3');

1 row created.

zx@MYDB>commit;

Commit complete.

zx@MYDB>create bitmap index idx_b_region on customer(region);

Index created.

zx@MYDB>create bitmap index idx_b_maritalstatus on customer(marital_status);

Index created.

zx@MYDB>exec dbms_stats.gather_table_stats(ownname=>USER,tabname=>'CUSTOMER',estimate_percent=>100,cascade=>true);

PL/SQL procedure successfully completed.

zx@MYDB>select /*+ index(customer idx_b_region) */ customer# from customer where region='east';

 CUSTOMER#
----------
       101

Oracle里常見的執行計劃從上面的輸出內容可以看出，SQL的執行計劃走的是對位圖索引IDX_B_REGION的位圖索引單鍵值掃描，對就的關鍵字是“BITMAP INDEX SINGLE VALUE”。

把SQL改寫為范圍查詢后再次執行

zx@MYDB>select /*+index(customer idx_b_region) */ customer# from customer where region between 'east' and 'west';

 CUSTOMER#
----------
       101
       103
       104

Oracle里常見的執行計劃從輸出內容可以看出SQL走的執行計劃是對位圖索引IDX_B_REGION的位圖索引范圍掃描，對應的關鍵字是“BITMAP INDEX RANGE SCAN”。

去掉where條件，并且只查詢位圖索引IDX_B_REGION的索引鍵值列：

zx@MYDB>select region from customer;

REGION
------------------------------
central
central
central
east
west
west

Oracle里常見的執行計劃從輸出可以看出SQL走的執行計劃是對位圖索引IDX_B_REGION的位圖索引快速全掃描，對應的關鍵字是“BIT INDEX FAST FULL SCAN”。

執行如下SQL：

zx@MYDB>select count(*) from customer where marital_status='married' and region in ('central','west');

  COUNT(*)
----------
         3

Oracle里常見的執行計劃

從輸出內容可以看出SQL走的執行計劃中，用到了位圖按位與操作，對應的關鍵字是“BITMAP AND”和位圖按位或操作，對應的關鍵字是“BITMAP OR”。

再構造位圖按位減的執行計劃，SQL如下：

zx@MYDB>select /*+index(customer idx_b_maritalstatus) index(customer idx_b_region) */ customer# from customer where marital_status='married' and region!='central';

 CUSTOMER#
----------
       103

Oracle里常見的執行計劃從輸出的執行計劃中，位圖按位減的執行計劃對應的關鍵字是“BITMAP MINUX”。

 

 

參考《基于Oracle的SQL優化》

當前題目：Oracle里常見的執行計劃
地址分享：http://m.kartarina.com/article22/pihicc.html

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