Oracle+SQL优化第四弹

Oracle+SQL优化第四弹

21 用 EXISTS 替换 DISTINCT

当提交一个包含一对多表信息(比如部门表和雇员表)的查询时,避免在 SELECT 子句中使用

DISTINCT. 一般可以考虑用 EXIST 替换

例如:

低效:

SELECT DISTINCT DEPT_NO,DEPT_NAME

FROM DEPT D,EMP E

WHERE D.DEPT_NO = E.DEPT_NO

高效:

SELECT DEPT_NO,DEPT_NAME

FROM DEPT D

WHERE EXISTS ( SELECT ‘X’

FROM EMP E

WHERE E.DEPT_NO = D.DEPT_NO);

EXISTS 使查询更为迅速,因为 RDBMS 核心模块将在子查询的条件一旦满足后,立刻返回结

果.

22 识别’低效执行’的 SQL 语句

用下列 SQL 工具找出低效 SQL:

SELECT EXECUTIONS , DISK_READS, BUFFER_GETS,

ROUND((BUFFER_GETS-DISK_READS)/BUFFER_GETS,2) Hit_radio,

ROUND(DISK_READS/EXECUTIONS,2) Reads_per_run,

SQL_TEXT

FROM V$SQLAREA

WHERE EXECUTIONS>0

AND BUFFER_GETS > 0

AND (BUFFER_GETS-DISK_READS)/BUFFER_GETS < 0.8

ORDER BY 4 DESC;

(译者按: 虽然目前各种关于 SQL 优化的图形化工具层出不穷,但是写出自己的 SQL 工具来解决问题始终是一个最好的方法)

23 使用 TKPROF 工具来查询 SQL 性能状态

SQL trace 工具收集正在执行的 SQL 的性能状态数据并记录到一个跟踪文件中. 这个跟踪文

件提供了许多有用的信息,例如解析次数.执行次数,CPU 使用时间等.这些数据将可以用来优化你

的系统.

设置 SQL TRACE 在会话级别: 有效

ALTER SESSION SET SQL_TRACE TRUE

设置 SQL TRACE 在整个数据库有效仿, 你必须将 SQL_TRACE 参数在 init.ora 中设为 TRUE, USER_DUMP_DEST 参数说明了生成跟踪文件的目录

(译者按: 这一节中,作者并没有提到 TKPROF 的用法, 对 SQL TRACE 的用法也不够准确, 设

置 SQL TRACE 首先要在 init.ora 中设定 TIMED_STATISTICS, 这样才能得到那些重要的时间状态. 生成的 trace 文件是不可读的,所以要用 TKPROF 工具对其进行转换,TKPROF 有许多执行参数.

大家可以参考 ORACLE 手册来了解具体的配置. )

24 用 EXPLAIN PLAN 分析 SQL 语句

EXPLAIN PLAN 是一个很好的分析 SQL 语句的工具,它甚至可以在不执行 SQL 的情况下分

析语句. 通过分析,我们就可以知道 ORACLE 是怎么样连接表,使用什么方式扫描表(索引扫描或全

表扫描)以及使用到的索引名称.

你需要按照从里到外,从上到下的次序解读分析的结果. EXPLAIN PLAN 分析的结果是用缩

进的格式排列的, 最内部的操作将被最先解读, 如果两个操作处于同一层中,带有最小操作号的将

被首先执行.

NESTED LOOP 是少数不按照上述规则处理的操作, 正确的执行路径是检查对 NESTED

LOOP 提供数据的操作,其中操作号最小的将被最先处理.

译者按:

通过实践, 感到还是用 SQLPLUS 中的 SET TRACE 功能比较方便.

举例:

SQL> list

1SELECT *

2FROM dept, emp

3* WHERE emp.deptno = dept.deptno

SQL> set autotrace traceonly /*traceonly 可以不显示执行结果*/ SQL> /

14 rows selected. Execution Plan

----------------------------------------------------------

0SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE

10 NESTED LOOPS

21 TABLE ACCESS (FULL) OF 'EMP'

31 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'DEPT'

43 INDEX (UNIQUE SCAN) OF 'PK_DEPT' (UNIQUE)

Statistics

----------------------------------------------------------

0 recursive calls

2 db block gets

30 consistent gets

0 physical reads

0 redo size

2598 bytes sent via SQL*Net to client

503 bytes received via SQL*Net from client

2 SQL*Net roundtrips to/from client

0 sorts (memory)

0 sorts (disk)

14 rows processed

通过以上分析,可以得出实际的执行步骤是:

1.TABLE ACCESS (FULL) OF 'EMP'

2.INDEX (UNIQUE SCAN) OF 'PK_DEPT' (UNIQUE)

TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'DEPT'

4.NESTED LOOPS (JOINING 1 AND 3)

注: 目前许多第三方的工具如 TOAD 和 ORACLE 本身提供的工具如 OMS 的 SQL Analyze 都

提供了极其方便的 EXPLAIN PLAN 工具.也许喜欢图形化界面的朋友们可以选用它们.

25 用索引提高效率

索引是表的一个概念部分,用来提高检索数据的效率. 实际上,ORACLE 使用了一个复杂的自

平衡 B-tree 结构. 通常,通过索引查询数据比全表扫描要快. 当 ORACLE 找出执行查询和 Update 语

句的最佳路径时, ORACLE 优化器将使用索引. 同样在联结多个表时使用索引也可以提高效率. 另

一个使用索引的好处是,它提供了主键(primary key)的唯一性验证.

除了那些 LONG 或 LONG RAW 数据类型, 你可以索引几乎所有的列. 通常, 在大型表中使用

索引特别有效. 当然,你也会发现, 在扫描小表时,使用索引同样能提高效率.

虽然使用索引能得到查询效率的提高,但是我们也必须注意到它的代价. 索引需要空间来存储,

也需要定期维护, 每当有记录在表中增减或索引列被修改时, 索引本身也会被修改. 这意味着每条

记录的 INSERT , DELETE , UPDATE 将为此多付出 4 , 5 次的磁盘 I/O . 因为索引需要额外的存储

空间和处理,那些不必要的索引反而会使查询反应时间变慢.

译者按:

定期的重构索引是有必要的.

ALTER INDEX REBUILD

26 索引的操作

ORACLE 对索引有两种访问模式. 1、索引唯一扫描 ( INDEX UNIQUE SCAN)

大多数情况下, 优化器通过 WHERE 子句访问 INDEX.

例如:

表 LODGING 有两个索引 : 建立在 LODGING 列上的唯一性索引 LODGING_PK 和建立在

MANAGER 列上的非唯一性索引 LODGING$MANAGER.

SELECT *

FROM LODGING

WHERE LODGING = ‘ROSE HILL’;

在内部 , 上述 SQL 将被分成两步执行, 首先 , LODGING_PK 索引将通过索引唯一扫描的方式被访问 , 获得相对应的 ROWID, 通过 ROWID 访问表的方式 执行下一步检索.

如果被检索返回的列包括在 INDEX 列中,ORACLE 将不执行第二步的处理(通过 ROWID 访

问表). 因为检索数据保存在索引中, 单单访问索引就可以完全满足查询结果.

下面 SQL 只需要 INDEX UNIQUE SCAN 操作.

SELECT LODGING

FROM LODGING

WHERE LODGING = ‘ROSE HILL’;

索引范围查询(INDEX RANGE SCAN)

适用于两种情况:

1.基于一个范围的检索

2.基于非唯一性索引的检索

例1:

SELECT LODGING

FROM LODGING

WHERE LODGING LIKE ‘M%’;

WHERE 子句条件包括一系列值, ORACLE 将通过索引范围查询的方式查询 LODGING_PK .

由于索引范围查询将返回一组值, 它的效率就要比索引唯一扫描低一些.

例 2:

SELECT LODGING

FROM LODGING

WHERE MANAGER = ‘BILL GATES’;

这个 SQL 的执行分两步, LODGING$MANAGER 的索引范围查询(得到所有符合条件记录的

ROWID) 和下一步同过 ROWID 访问表得到 LODGING 列的值. 由于 LODGING$MANAGER 是一个非唯一性的索引,数据库不能对它执行索引唯一扫描.

由于 SQL 返回 LODGING 列,而它并不存在于 LODGING$MANAGER 索引中, 所以在索引

范围查询后会执行一个通过 ROWID 访问表的操作.

WHERE 子句中, 如果索引列所对应的值的第一个字符由通配符(WILDCARD)开始, 索引将不被采用.

SELECT LODGING

FROM LODGING

WHERE MANAGER LIKE ‘%HANMAN’;

在这种情况下，ORACLE 将使用全表扫描.

27 基础表的选择

基础表(Driving Table)是指被最先访问的表(通常以全表扫描的方式被访问). 根据优化器的不同, SQL 语句中基础表的选择是不一样的.

如果你使用的是 CBO (COST BASED OPTIMIZER),优化器会检查 SQL 语句中的每个表的物理大小,索引的状态,然后选用花费最低的执行路径.

如果你用 RBO (RULE BASED OPTIMIZER) , 并且所有的连接条件都有索引对应, 在这种情况下, 基础表就是 FROM 子句中列在最后的那个表.

举例:

SELECT A.NAME , B.MANAGER

FROM WORKER A,

LODGING B

WHERE A.LODGING = B.LODING;

由于 LODGING 表的 LODING 列上有一个索引, 而且 WORKER 表中没有相比较的索引, WORKER 表将被作为查询中的基础表.

28 多个平等的索引

当 SQL 语句的执行路径可以使用分布在多个表上的多个索引时, ORACLE 会同时使用多个

索引并在运行时对它们的记录进行合并, 检索出仅对全部索引有效的记录.

在 ORACLE 选择执行路径时,唯一性索引的等级高于非唯一性索引. 然而这个规则只有

当 WHERE 子句中索引列和常量比较才有效.如果索引列和其他表的索引类相比较. 这种子句

在优化器中的等级是非常低的.

如果不同表中两个想同等级的索引将被引用, FROM 子句中表的顺序将决定哪个会被率先使用. FROM 子句中最后的表的索引将有最高的优先级.

如果相同表中两个想同等级的索引将被引用, WHERE 子句中最先被引用的索引将有最高的

优先级.

举例:

DEPTNO 上有一个非唯一性索引,EMP_CAT 也有一个非唯一性索引.

SELECT ENAME,

FROM EMP

WHERE DEPT_NO = 20

AND EMP_CAT = ‘A’;

这里,DEPTNO 索引将被最先检索,然后同 EMP_CAT 索引检索出的记录进行合并. 执行路径

如下:

TABLE ACCESS BY ROWID ON EMP

AND-EQUAL

INDEX RANGE SCAN ON DEPT_IDX

INDEX RANGE SCAN ON CAT_IDX

29 等式比较和范围比较

当 WHERE 子句中有索引列, ORACLE 不能合并它们,ORACLE 将用范围比较.

举例:

DEPTNO 上有一个非唯一性索引,EMP_CAT 也有一个非唯一性索引.

SELECT ENAME

FROM EMP

WHERE DEPTNO > 20

AND EMP_CAT = ‘A’;

这里只有 EMP_CAT 索引被用到,然后所有的记录将逐条与 DEPTNO 条件进行比较. 执行路

径如下:

TABLE ACCESS BY ROWID ON EMP

INDEX RANGE SCAN ON CAT_IDX

30 不明确的索引等级

当 ORACLE 无法判断索引的等级高低差别,优化器将只使用一个索引,它就是在 WHERE 子句

中被列在最前面的.

举例:

DEPTNO 上有一个非唯一性索引,EMP_CAT 也有一个非唯一性索引.

SELECT ENAME

FROM EMP

WHERE DEPTNO > 20

AND EMP_CAT > ‘A’;

这里, ORACLE 只用到了 DEPT_NO 索引. 执行路径如下:

TABLE ACCESS BY ROWID ON EMP

INDEX RANGE SCAN ON DEPT_IDX

译者按:

我们来试一下以下这种情况:

SQL> select index_name, uniqueness from user_indexes where table_name = 'EMP';

INDEX_NAME UNIQUENES

------------------------------ ---------

EMPNO UNIQUE

EMPTYPE NONUNIQUE

SQL> select * from emp where empno >= 2 and emp_type = 'A' ; no rows selected

Execution Plan

----------------------------------------------------------

0SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE

10 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'EMP'

21 INDEX (RANGE SCAN) OF 'EMPTYPE' (NON-UNIQUE)

虽然 EMPNO 是唯一性索引,但是由于它所做的是范围比较, 等级要比非唯一性索引的等式比

较低!

31 强制索引失效

如果两个或以上索引具有相同的等级,你可以强制命令 ORACLE 优化器使用其中的一个(通

过它,检索出的记录数量少) .

举例:

SELECT ENAME

FROM EMP

WHERE EMPNO = 7935

AND DEPTNO + 0 = 10 /*DEPTNO 上的索引将失效*/

AND EMP_TYPE || ‘’ = ‘A’ /*EMP_TYPE 上的索引将失效*/

这是一种相当直接的提高查询效率的办法. 但是你必须谨慎考虑这种策略,一般来说,只有在你

希望单独优化几个 SQL 时才能采用它.

这里有一个例子关于何时采用这种策略, 假设在 EMP 表的 EMP_TYPE 列上有一个非唯一性

的索引而 EMP_CLASS 上没有索引.

SELECT ENAME

FROM EMP

WHERE EMP_TYPE = ‘A’

AND EMP_CLASS = ‘X’;

优化器会注意到 EMP_TYPE 上的索引并使用它. 这是目前唯一的选择. 如果,一段时间以后,

另一个非唯一性建立在 EMP_CLASS 上,优化器必须对两个索引进行选择,在通常情况下,优化器将

使用两个索引并在他们的结果集合上执行排序及合并. 然而,如果其中一个索引(EMP_TYPE)接

近于唯一性而另一个索引(EMP_CLASS)上有几千个重复的值. 排序及合并就会成为一种不必

要的负担. 在这种情况下,你希望使优化器屏蔽掉 EMP_CLASS 索引.

用下面的方案就可以解决问题.

SELECT ENAME

FROM EMP

WHERE EMP_TYPE = ‘A’

AND EMP_CLASS||’’ = ‘X’;

32 避免在索引列上使用计算

WHERE 子句中，如果索引列是函数的一部分.优化器将不使用索引而使用全表扫描.

举例:

低效：

SELECT …

FROM DEPT

WHERE SAL * 12 > 25000;

高效:

SELECT …

FROM DEPT

WHERE SAL > 25000/12;

译者按:

这是一个非常实用的规则，请务必牢记

33 自动选择索引

如果表中有两个以上(包括两个)索引，其中有一个唯一性索引，而其他是非唯一性.

在这种情况下，ORACLE 将使用唯一性索引而完全忽略非唯一性索引.

举例:

SELECT ENAME

FROM EMP

WHERE EMPNO = 2326

AND DEPTNO = 20 ;

这里，只有 EMPNO 上的索引是唯一性的，所以 EMPNO 索引将用来检索记录.

TABLE ACCESS BY ROWID ON EMP

INDEX UNIQUE SCAN ON EMP_NO_IDX

34 避免在索引列上使用 NOT

通常，我们要避免在索引列上使用 NOT, NOT 会产生在和在索引列上使用函数相同的影响.

当 ORACLE”遇到”NOT,他就会停止使用索引转而执行全表扫描.

举例:

低效: (这里,不使用索引)

SELECT …

FROM DEPT

WHERE DEPT_CODE NOT = 0;

高效: (这里,使用了索引)

SELECT …

FROM DEPT

WHERE DEPT_CODE > 0;

需要注意的是,在某些时候, ORACLE 优化器会自动将 NOT 转化成相对应的关系操作符. NOT > to <=

NOT >= to < NOT < to >= NOT <= to >

译者按:

在这个例子中,作者犯了一些错误. 例子中的低效率 SQL 是不能被执行的。[page]

我做了一些测试:

SQL> select * from emp where NOT empno > 1; no rows selected

Execution Plan

----------------------------------------------------------

0SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE

10 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'EMP'

21 INDEX (RANGE SCAN) OF 'EMPNO' (UNIQUE)

SQL> select * from emp where empno <= 1; no rows selected

Execution Plan

----------------------------------------------------------

0SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE

10 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'EMP'

21 INDEX (RANGE SCAN) OF 'EMPNO' (UNIQUE)

两者的效率完全一样，也许这符合作者关于” 在某些时候, ORACLE 优化器会自动将

NOT 转化成相对应的关系操作符” 的观点.

35 用>=替代>

如果 DEPTNO 上有一个索引,

高效:

SELECT *

FROM EMP

WHERE DEPTNO >=4

低效:

SELECT *

FROM EMP

WHERE DEPTNO >3

两者的区别在于, 前者 DBMS 将直接跳到第一个 DEPT 等于 4 的记录而后者将首先定位到

DEPTNO=3 的记录并且向前扫描到第一个 DEPT 大于 3 的记录.

36 用 UNION 替换 OR (适用于索引列)

通常情况下, 用 UNION 替换 WHERE 子句中的 OR 将会起到较好的效果. 对索引列使用 OR

将造成全表扫描. 注意, 以上规则只针对多个索引列有效. 如果有 column 没有被索引, 查询效率可

能会因为你没有选择 OR 而降低.

在下面的例子中, LOC_ID 和 REGION 上都建有索引.

高效:

SELECT LOC_ID , LOC_DESC , REGION

FROM LOCATION

WHERE LOC_ID = 10

UNION

SELECT LOC_ID , LOC_DESC , REGION

FROM LOCATION

WHERE REGION = “MELBOURNE”

低效:

SELECT LOC_ID , LOC_DESC , REGION

FROM LOCATION

WHERE LOC_ID = 10 OR REGION = “MELBOURNE”

如果你坚持要用 OR, 那就需要返回记录最少的索引列写在最前面.

注意:

WHERE KEY1 = 10 (返回最少记录)

OR KEY2 = 20 (返回最多记录)

ORACLE 内部将以上转换为

WHERE KEY1 = 10 AND

((NOT KEY1 = 10) AND KEY2 = 20)

译者按:

下面的测试数据仅供参考: (a = 1003 返回一条记录 , b = 1 返回 1003 条记录) SQL> select * from unionvsor /*1st test*/

2 where a = 1003 or b = 1;

1003 rows selected. Execution Plan

----------------------------------------------------------

0SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE

10 CONCATENATION

21 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'UNIONVSOR'

32 INDEX (RANGE SCAN) OF 'UB' (NON-UNIQUE)

41 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'UNIONVSOR'

54 INDEX (RANGE SCAN) OF 'UA' (NON-UNIQUE) Statistics

----------------------------------------------------------

0 recursive calls

0 db block gets

144 consistent gets

0 physical reads

0 redo size

63749 bytes sent via SQL*Net to client

7751 bytes received via SQL*Net from client

68 SQL*Net roundtrips to/from client

0 sorts (memory)

0 sorts (disk)

1003 rows processed

SQL> select * from unionvsor /*2nd test*/ 2 where b = 1 or a = 1003 ;

1003 rows selected. Execution Plan

----------------------------------------------------------

0SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE

10 CONCATENATION

21 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'UNIONVSOR'

32 INDEX (RANGE SCAN) OF 'UA' (NON-UNIQUE)

41 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'UNIONVSOR'

54 INDEX (RANGE SCAN) OF 'UB' (NON-UNIQUE) Statistics

----------------------------------------------------------

0 recursive calls

0 db block gets

143 consistent gets

0 physical reads

0 redo size

63749 bytes sent via SQL*Net to client

7751 bytes received via SQL*Net from client

68 SQL*Net roundtrips to/from client

0 sorts (memory)

0 sorts (disk)

1003 rows processed

SQL> select * from unionvsor /*3rd test*/

2where a = 1003

3union

4select * from unionvsor

5where b = 1;

1003 rows selected. Execution Plan

----------------------------------------------------------

0 SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE

10 SORT (UNIQUE)

21 UNION-ALL

32 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'UNIONVSOR'

43INDEX (RANGE SCAN) OF 'UA' (NON-UNIQUE)

52 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'UNIONVSOR'

65 INDEX (RANGE SCAN) OF 'UB' (NON-UNIQUE) Statistics

----------------------------------------------------------

0 recursive calls

0 db block gets

10 consistent gets

0 physical reads

0 redo size

63735 bytes sent via SQL*Net to client

7751 bytes received via SQL*Net from client

68 SQL*Net roundtrips to/from client

1 sorts (memory)

0 sorts (disk)

1003 rows processed

用UNION 的效果可以从 consistent gets 和 SQL*NET 的数据交换量的减少看出

37用 IN 来替换 OR

下面的查询可以被更有效率的语句替换:

低效:

SELECT….

FROM LOCATION

WHERE LOC_ID = 10

OR LOC_ID = 20

OR LOC_ID = 30

高效:

SELECT…

FROM LOCATION

WHERE LOC_IN IN (10,20,30);

译者按:

这是一条简单易记的规则，但是实际的执行效果还须检验，在 ORACLE8i 下，两者的执行

路径似乎是相同的.

38 避免在索引列上使用 IS NULL 和 IS NOT NULL

避免在索引中使用任何可以为空的列，ORACLE 将无法使用该索引 .对于单列索引，如果

列包含空值，索引中将不存在此记录. 对于复合索引，如果每个列都为空，索引中同样不存在此

记录. 如果至少有一个列不为空，则记录存在于索引中.

举例:

如果唯一性索引建立在表的 A 列和 B 列上, 并且表中存在一条记录的 A,B 值为(123,null) ,

ORACLE 将不接受下一条具有相同 A,B 值(123,null)的记录(插入). 然而如果

所有的索引列都为空，ORACLE 将认为整个键值为空而空不等于空. 因此你可以插入 1000

条具有相同键值的记录,当然它们都是空!

因为空值不存在于索引列中,所以 WHERE 子句中对索引列进行空值比较将使 ORACLE

停用该索引.

举例:

低效: (索引失效)

SELECT …

FROM DEPARTMENT

WHERE DEPT_CODE IS NOT NULL;

高效: (索引有效)

SELECT …

FROM DEPARTMENT

WHERE DEPT_CODE >=0;

39 总是使用索引的第一个列

如果索引是建立在多个列上, 只有在它的第一个列(leading column)被 where 子句引用时,优化

器才会选择使用该索引.

译者按:

这也是一条简单而重要的规则. 见以下实例.

SQL> create table multiindexusage ( inda number , indb number , descr varchar2(10)); Table created.

SQL> create index multindex on multiindexusage(inda,indb); Index created.

SQL> set autotrace traceonly

SQL> select * from multiindexusage where inda = 1; Execution Plan

----------------------------------------------------------

0SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE

10 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'MULTIINDEXUSAGE'

21 INDEX (RANGE SCAN) OF 'MULTINDEX' (NON-UNIQUE)

SQL> select * from multiindexusage where indb = 1; Execution Plan

----------------------------------------------------------

0SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE

10 TABLE ACCESS (FULL) OF 'MULTIINDEXUSAGE'

很明显, 当仅引用索引的第二个列时,优化器使用了全表扫描而忽略了索引

40 ORACLE 内部操作

当执行查询时,ORACLE 采用了内部的操作. 下表显示了几种重要的内部操作.

ORACLE Clause 内部操作

ORDER BY SORT ORDER BY

UNION UNION-ALL

MINUS MINUS

INTERSECT INTERSECT

DISTINCT,MINUS,INTERSECT,UNION SORT UNIQUE

MIN,MAX,COUNT SORT AGGREGATE

GROUP BY SORT GROUP BY

ROWNUM COUNT or COUNT STOPKEY

Queries involving Joins SORT JOIN,MERGE JOIN,NESTED

LOOPS

CONNECT BY CONNECT BY