ORACLE執行計劃的一些基本概念(1)

Rowid的概念：rowid是一個偽列，既然是偽列，那麼這個列就不是用戶定義，而是系統自己給加上的。對每個表都有一個rowid的偽列，但是表中並不物理存儲ROWID列的值。不過你可以像使用其它列那樣使用它，但是不能刪除改列，也不能對該列的值進行修改、插入。一旦一行數據插入數據庫，則rowid在該行的生命周期內是唯一的，即即使該行產生行遷移，行的rowid也不會改變。

Recursive SQL概念：有時為了執行用戶發出的一個sql語句，Oracle必須執行一些額外的語句，我們將這些額外的語句稱之為'recursive calls'或'recursive SQL statements'。如當一個DDL語句發出後，ORACLE總是隱含的發出一些recursive SQL語句，來修改數據字典信息，以便用戶可以成功的執行該DDL語句。當需要的數據字典信息沒有在共享內存中時，經常會發生Recursive calls，這些Recursive calls會將數據字典信息從硬盤讀入內存中。用戶不比關心這些recursive SQL語句的執行情況，在需要的時候，Oracle會自動的在內部執行這些語句。當然DML語句與SELECT都可能引起recursive SQL。簡單的說，我們可以將觸發器視為recursive SQL。

Row Source(行源)：用在查詢中，由上一操作返回的符合條件的行的集合，即可以是表的全部行數據的集合；也可以是表的部分行數據的集合；也可以為對上2個row source進行連接操作(如join連接)後得到的行數據集合。

Predicate(謂詞)：一個查詢中的WHERE限制條件

Driving Table(驅動表)：該表又稱為外層表(OUTER TABLE)。這個概念用於嵌套與HASH連接中。如果該row source返回較多的行數據，則對所有的後續操作有負面影響。注意此處雖然翻譯為驅動表，但實際上翻譯為驅動行源(driving row source)更為確切。一般說來，是應用查詢的限制條件後，返回較少行源的表作為驅動表，所以如果一個大表在WHERE條件有有限制條件(如等值限制)，則該大表作為驅動表也是合適的，所以並不是只有較小的表可以作為驅動表，正確說法應該為應用查詢的限制條件後，返回較少行源的表作為驅動表。在執行計劃中，應該為靠上的那個row source，後面會給出具體說明。在我們後面的描述中，一般將該表稱為連接操作的row source 1。

Probed Table(被探查表)：該表又稱為內層表(INNER TABLE)。在我們從驅動表中得到具體一行的數據後，在該表中尋找符合連接條件的行。所以該表應當為大表(實際上應該為返回較大row source的表)且相應的列上應該有索引。在我們後面的描述中，一般將該表稱為連接操作的row source 2。

組合索引(concatenated index)：由多個列構成的索引，如create index idx_emp on emp(col1, col2, col3, ……)，則我們稱idx_emp索引為組合索引。在組合索引中有一個重要的概念：引導列(leading column)，在上面的例子中，col1列為引導列。當我們進行查詢時可以使用”where col1 = ? ”，也可以使用”where col1 = ? and col2 = ?”，這樣的限制條件都會使用索引，但是”where col2 = ? ”查詢就不會使用該索引。所以限制條件中包含先導列時，該限制條件才會使用該組合索引。

可選擇性(selectivity)：比較一下列中唯一鍵的數量和表中的行數，就可以判斷該列的可選擇性。如果該列的”唯一鍵的數量/表中的行數”的比值越接近1，則該列的可選擇性越高，該列就越適合創建索引，同樣索引的可選擇性也越高。在可選擇性高的列上進行查詢時，返回的數據就較少，比較適合使用索引查詢。
二．Oracle訪問數據的存取方法

1) 全表掃描（Full Table Scans, FTS）

為實現全表掃描，Oracle讀取表中所有的行，並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能讀取多塊數據塊(db_block_multiblock_read_count參數設定)，而不是只讀取一個數據塊，這極大的減少了I/O總次數，提高了系統的吞吐量，所以利用多塊讀的方法可以十分高效地實現全表掃描，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，每個數據塊只被讀一次。
使用FTS的前提條件：在較大的表上不建議使用全表掃描，除非取出數據的比較多，超過總量的5% -- 10%，或你想使用並行查詢功能時。
使用全表掃描的例子：
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

SQL> explain plan for select * from dual;
Query Plan
-----------------------------------------
SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=
TABLE Access FULL DUAL

2) 通過ROWID的表存取（Table Access by ROWID或rowid lookup）

行的ROWID指出了該行所在的數據文件、數據塊以及行在該塊中的位置，所以通過ROWID來存取數據可以快速定位到目標數據上，是Oracle存取單行數據的最快方法。
這種存取方法不會用到多塊讀操作，一次I/O只能讀取一個數據塊。我們會經常在執行計劃中看到該存取方法，如通過索引查詢數據。

使用ROWID存取的方法：

SQL> explain plan for select * from dept where rowid = 'AAAAyGAADAAAAATAAF';
Query Plan
------------------------------------
SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=1
TABLE Access BY ROWID DEPT [ANALYZED]

3）索引掃描（Index Scan或index lookup）

我們先通過index查找到數據對應的rowid值(對於非唯一索引可能返回多個rowid值)，然後根據rowid直接從表中得到具體的數據，這種查找方式稱為索引掃描或索引查找(index lookup)。一個rowid唯一的表示一行數據，該行對應的數據塊是通過一次i/o得到的，在此情況下該次i/o只會讀取一個數據庫塊。

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據。每步都是單獨的一次I/O，但是對於索引，由於經常使用，絕大多數都已經CACHE到內存中，所以第1步的I/O經常是邏輯I/O，即數據可以從內存中得到。但是對於第2步來說，如果表比較大，則其數據不可能全在內存中，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，取出的數據如果大於總量的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

但是如果查詢的數據能全在索引中找到，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據比較多，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，因為索引已經預先排序好了，所以在執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值經常返回單個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經常實現唯一性掃描。
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據，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] 

(a) 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
(c) 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據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據塊，與 index full scan很類似，但是一個顯著的區別就是它不對查詢出的數據進行排序，即數據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，也可以使用並行讀入，以便獲得最大吞吐量與縮短執行時間。

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]

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]

SQL> explain plan for
select a.dname,b.sql
from dept a,emp b
where a.deptno = b.deptno;
Query Plan
-------------------------
SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=5
NESTED LOOPS
TABLE Access FULL DEPT [ANALYZED]
TABLE Access FULL EMP [ANALYZED]

SQL> explain plan for
select /*+ use_hash(emp) */ empno 
from emp, dept
where emp.deptno = dept.deptno;
Query Plan
----------------------------
SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=3
HASH JOIN
TABLE Access FULL DEPT
TABLE Access FULL EMP

SQL> explain plan for
select emp.deptno,dept,deptno 
from emp,dept
Query Plan
------------------------
SLECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=5
MERGE JOIN CARTESIAN
TABLE Access FULL DEPT
SORT JOIN
TABLE Access FULL EMP