【Oracle性能优化】执行计划与索引类型分析

一条sql的好坏，主要来源两个方面：

• 一、 从数据库层面：取决于优化器所采用的数据访问方式和数据处理的方式决定
• 二、从业务方面来说：这条sql在业务上是否是一条好的sql

咱们以oracle 11g为例子进行分析。

1、数据的访问方式

【没有索引】

若是一张表没有创建索引，那么优化器采用的数据访问方式也会大相径庭，这就取决于oracle的数据访问方式，下边列举两种：

• 一、并行访问
• 二、多数据块访问

【有索引】

创建索引的状况，也会有不一样的数据访问方式，主要有下面5种：

• 一、惟一索引(index unique scan)
• 二、范围索引扫描(index range scan)
• 三、全索引扫描(index full scan)
• 四、全索引快速扫描(index fast full scan)
• 五、索引跳跃扫描(index skip scan)

2、数据的处理方式

上面列举了几种数据的访问方式，其实像咱们平常开发中使用到的排序order by，分组group by、统计count等等操做，都是对数据的一种操做方式，可是，除了这些基本的操做方式以外，咱们通常还会对表进行链接join处理，对于链接这种处理方式，又有下面几种状况：

• 一、nested loop join(内部嵌套循环链接)

• 二、hash join（哈希链接）

• 三、sort merge join（合并排序链接）

接下来，咱们使用测试用例验证上面3种join数据处理方式，测试SQL用例以下：

-- 删除nestedLoopTest一、nestedLoopTest2表
drop table nestedLoopTest1 ;
drop table nestedLoopTest2 ;

-- 建立nestedLoopTest表
create table nestedLoopTest1
(
  id    NUMBER(11)
);
commit;

create table nestedLoopTest2
(
  id    NUMBER(11)
);
commit;


-- 各赋值100条数据
BEGIN
FOR i IN 0..100 LOOP
INSERT INTO nestedLoopTest1(id) VALUES(i);
END LOOP;
END;
commit;

BEGIN
FOR i IN 0..100 LOOP
INSERT INTO nestedLoopTest2(id) VALUES(i);
END LOOP;
END;
commit;

-- 一、hash join 哈希链接，由于此时两张表是并行执行的
xxxxxx

-- 二、nested join 内部嵌套链接，此时t2中id建了索引
xxxxxx
-- 三、两个表的id都创建了索引

复制代码

• 一、hash join（哈希链接）

咱们继续执行下面sql：

select t1.* from nestedLoopTest1 t1,nestedLoopTest2 t2 where t1.id=t2.id;
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此时表nestedLoopTest1和表nestedLoopTest2中的id都没有创建索引，所以，咱们会看到下面的执行计划：

执行步骤如上图所示，咱们能够看到，此时两张表都是全表扫描，而后再进行一次Hash join,至于hash join的原理，后面单独学习介绍。hash join会将小表load进内存中，而后利用大表和小表进行关联操做

• 二、nested loop join(内部嵌套循环链接)

咱们继续执行下面sql：

create index nestedLoopTest2index on nestedLoopTest2(id);
select t1.* from nestedLoopTest1 t1,nestedLoopTest2 t2 where t1.id=t2.id;
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从执行计划中能够看出，首先对表t1进行全表扫描，而后对索引nestedLoopTest2index进行range范围扫描,为何是范围扫描呢？由于表t1中的一条记录，可能在表t2对应多条记录。

对于循环嵌套链接方式，咱们能够想象成2个for循环嵌套便可。

另外，当两个表都创建索引时，咱们再继续执行下面的sql：

create index nestedLoopTest1index on nestedLoopTest1(id);
select t1.* from nestedLoopTest1 t1,nestedLoopTest2 t2 where t1.id=t2.id;
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相比上图，表t1再也不是全表扫描了，而是全索引扫描。

• 三、sort merge join（合并排序链接）

该连接方式大概的原理就是，判断原表是否排序，若是未排序，则针对关联字段进行排序；判断关联表是否排序，若是未排序，则进行排序，最后将两个排序的表进行合并。

3、oracle执行计划

咱们要知道oracle数据是如何数据访问和数据处理的，咱们就要看下执行计划，但执行计划又仅仅告诉咱们这些信息。

咱们登录上sqlplus，就拿一条最简单的sql进行说明，简单说下咱们应该如何看懂执行计划：

select * from emp;

emp表是oracle自带的员工表，右键点击Explain Plan，或者按下F5查看执行计划，以下图：

执行计划最左边的Description列是比较重要的，它会列出这个sql的一些执行步骤，该列有下面几个查看规则：

• 一、层次不一样状况下，越靠右的步骤越先执行；
• 二、层次相同状况下，越上方的结果越先执行；

上图告诉咱们，这条语句采用的数据访问方式是：TABLE ACCESS FULL，也就是全表扫描，咱们可能会问，这个emp表不是有创建索引吗？其实有索引也没有用，由于咱们就是要提取整个表的数据，索引没有意义，这也说明一个状况，有索引的表，不必定效率就高，后面会讲到。

对于Cost这个指标，这是oracle优化器用来衡量这条sql执行的代价有多大，好比须要消耗多少CPU计算资源呀之类的。

下面介绍几种经过索引访问方式的SQL例子

1、惟一索引(index unique scan)

empno是emp表的主键，是一个惟一索引，咱们执行下面sql语句，查看其执行计划，以下图：

select * from emp where empno=7782

从执行计划中显示的INDEX UNIQUE SCAN能够看出，这句sql，oracle优化器会执行惟一索引扫描，扫描完索引以后，咱们获得索引的值为7782，而后oracle确定要去数据文件中去取这条编号对应的数据块返回嘛，所以咱们能够看到执行计划中显示了TABLE ACCESS BY INDEX ROWID，由于索引存的是每一行的id，所以oracle根据rowid这个属性去找对应的数据。

其实去访问数据块取数据这个步骤有时候是没有的，也就是当你只想取其编号empno而不是*的时候，执行计划就不会去数据文件中取数据了，也就是步骤2不会有了,由于oracle直接从索引扫描到以后就直接返回索引这个值就好了，不必去取数据，咱们又不须要，验证以下：

select empno from emp where empno=7782

其实咱们通常也不会写这样的sql吧，哈哈~~~

2、范围索引扫描(index range scan)

假设咱们执行下面sql语句：

select job from emp where empno>7782

其执行计划以下：

从执行计划中能够看出，这种类型的SQL语句，采用的执行方式为index range scan范围索引扫描。

3、全索引扫描(index full scan)

全索引扫描，顾名思义就是扫描整个索引区域就能肯定出执行结果，好比下面sql语句:

select count(*) from emp

咱们统计整个表的全部数据个数，直接读索引数据块的个数便可，步骤2为将步骤一的记过进行一个求和，汇总获得一个总数返回。

4、全索引快速扫描(index fast full scan)

咱们先用下面语句拷贝一个表并将重命名：

create table emp1 as (select * from emp);
truncate table emp1;
-- 插入1,000,000条数据
BEGIN
FOR I IN 0..1000000 LOOP
INSERT INTO EMP1(EMPNO,ENAME) VALUES(
I,CONCAT('TBL',I));
END LOOP;
END;
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表建好以后，咱们看下下面sql的执行计划，看看当数据量大的时候，这句sql会不会采用index fast full scan

index fast full scan区别于index full scan的地方是前者能够一次性读取多个数据块，相似于并行，然后者串行读取。

使用这种执行方式的SQL语句通常是那种能够直接经过索引就能肯定出执行结果，好比咱们执行下面SQL：

5、索引跳跃扫描(index skip scan)

index skip scan是oracle 9i以后才提供的索引扫描方式，主要使用来解决组合索引中，where条件使用非前导列查询时，默认采用ACCESS TABLE FULL全表扫描的缺点。可是使用该特性是有一些限制条件的，主要有下面几个点：

• 一、组合索引前导列惟一值较少（重复值不少）
• 二、数据库采用CBO优化器，且表和索引都通过分析
• 三、where查询条件中不存在组合索引前导列

接下来咱们主要验证两个问题：

测试相应的SQL语句以下：

--删除表
drop table student;
commit;

-- 建立Student表
create table STUDENT
(
  stuno    NUMBER(11),
  stuname  VARCHAR2(20),
  schoolno NUMBER(11),
  age      NUMBER(3)
);
commit;

-- 建立组合索引
create index stucombindex on student(stuname,schoolno);
commit;

--F5查看执行计划，会看到是ACCESS TABLE FULL全表扫描,stuname是前导列，schoolno为非前导列
select * from student t where t.schoolno=100;


-- 赋值100万条数据
BEGIN
FOR i IN 0..1000000 LOOP
INSERT INTO student(stuno,stuname,schoolno) VALUES(
i,'TBL',i);
END LOOP;
END;
commit;


-- 更新3条数据的前导列为不一样值
update student t set t.stuname=concat('s',t.stuno) where mod(t.stuno,10000)=0;
commit;

select count(*),count(distinct stuname) from student;

-- 对表、索引进行分析
analyze table student compute statistics for table for all columns for all indexes;

-- 此处查看执行计划，可看到优化器采用的是index skip scan
select * from student where schoolno = 1000;
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一、组合索引中，使用非前导列进行查询时，优化器采用的是ACCESS TABLE FULL全表扫描

首先将上述sql中，倒数第二句SQL注释掉，将会输出以下内容，默认采用全表扫描：

二、验证index skip scan

通过咱们的验证，咱们能够知道，当咱们创建组合索引时，平常开发中，咱们尽量将 __需求常常用到、选择性高重复值少__的列做为前导列，这样才能最大程度减小非引导列不走索引或者只走跳跃索引的状况。

另外咱们何时创建组合索引呢？主要考虑下面几种状况：

• 一、当单条件查询时，返回较多数据
• 二、当符合条件查询时，返回数据较少

当且仅当条件1和条件2同时成立时，咱们这个时候能够创建组合索引了，举个例子，员工表employee中，age=28这个条件的人很是多，role=Java程序员这个条件返回的数据也很是多，可是age=28 and role=Java程序员返回的数据却很是少！

单条件指：where xxx=xxx 复合条件指：where xxx=xxx and xxx1=xxx1