Oracle编程高手箴言：位图索引(Bitmap Index)的故事

您如果熟悉 Oracle 数据库，我想您对 Thomas Kyte 的大名一定不会陌生。 Tomas 主持的 asktom.oracle.com 网站享誉 Oracle 界数十年，绝非幸致。最近在图书馆借到这位 Oracle 绝顶高手编著的《 Expert Oracle Database Architecture-9i and 10g programming Techniques and Solutions 》，翻阅之下，果然盛名无虚，虽然说不上字字珠玑，但作者对 Oracle 架构的理解和实践确实已达到出神入化的境界。如果您有时间和兴趣，强烈建议您阅读这本书。这本书最大的特点是语言生动活泼，说理清楚，几乎每讲解一个原理，作者都给出了具体实例，让人读起来毫不气闷。

另外， Thomas 谦逊的态度让我非常佩服， Thomas 在 Oracle 数据库方面工作了 16 年，并且参与了早期 Oracle 版本的开发，但他仍然谦虚地说，他每天都能从 Oracle 文档里学到新的东西。

下面从这本书里摘录了一些精彩片段，供您欣赏，虽然不免有断章取义之嫌。

位图索引 (Bitmap Index) 的故事

一日，一群 Java 开发者找到 Tom 先生，说他们新开发的系统已经上线，但性能及其低下，他们问 Tom 先生能不能替他们看看问题到底出在什么地方。他们告诉 Tom ，他们的系统采用 JSP+EJB+Oracle 的典型三层架构，其中 EJB 中的 SQL 是由第三方工具产生的。 Tom 同志一听到 EJB ，就知道这个系统是不能采用 SQL 代码跟踪的方法来进行性能调优了。于是， Tom 同志告诉这些心急火燎的 Java 开发者，你们系统的问题肯定在浏览器到数据库之间，但具体问题出在什么地方，我需要看看你们的数据库。

 

于是， Tom 同志远程连接到他们的测试数据库（注意不是生产数据库），查看了几个动态性能视图 (V$LOCK 和 V$SQL) ，最后终于发现了问题的所在。 Tom 同志发现他们的数据库中有一个位图索引 (Bitmap Index) 最为可疑，这个索引是建立在一个 PROCESS_FLAG 的字段上。 PROCESS_FLAG 字段表示该记录是否被处理了，可能值只有两个，一个是未处理 (N) ，一个是已经处理 (Y) 。当记录初次插入数据库时，该字段的值为 N ，但其它进程读取并处理那些未处理的记录 ( 值为 N 的记录 ) 后，这个字段的值就更新为 Y 。

 

Tom 就问这些 Java 开发者，你们为什么要在这个 PROCESS_FLAG 字段上建立位图索引呢？

 

其中有一个开发者振振有词的说，这是为了提高查找速度，一旦建立了位图索引，我们的程序就能快速找到那些数值为 N 的记录，然后处理。随后，他又拿出一本大部头的 Oracle 数据库参考手册，对 Tom 同志说，这书上都是这么说的，对那些数值非常少的字段，比如，我们的 PROCESS_FLAG 字段只有两个值，就应该建立位图索引，这难道有什么问题吗？

 

Tom 同志微微一笑，没有直接回答。只见他打开 SQL Plus ，连接到他的本地 Oracle 实例，给这群开发者演示了下面及其简单的 SQL 代码。

 

 

C:\Documents and Settings\carlwu>sqlplus scott/tiger@carl

 

SQL*Plus: Release 11.1.0.6.0 - Production on Wed Apr 23 18:15:34 2008

Copyright (c) 1982, 2007, Oracle.  All rights reserved.

Connected to:

Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.1.0.6.0 - Production

With the Partitioning, OLAP, Data Mining and Real Application Testing options

 

SQL> create table t(processed_flag varchar2(1));

 

Table created.

 

SQL> create bitmap index t_idx on t(processed_flag);

 

Index created.

 

SQL> insert into t values('N');

 

1 row created.

 

SQL>

 

刚才那位振振有词的开发者不服气的说，这有什么，不是很正常吗？接着 Tom 又打开了一个 SQL Plus 窗口，并连接到本地数据库，键入下面的 SQL 语句，奇怪的是这条 SQL 并不执行，而是一直在等待。下面是这条 SQL 的一个截图：

这些 Java 开发者看到这里，惊讶得目瞪口呆。其中一个开发者犹豫地说，好象这个位图索引只允许一个用户操作，如果其它用户想同时操作这个索引，那他必须等第一个用户的请求处理完成，并且提交之后，才能进行，如果第一个用户不提交，那么他必须一直等待。 Tom 点头表示赞同，然后给他们作了一番详细的解释：  

Oracle 数据库的位图索引 (Bitmap Index) 确实是针对那些数值稀疏 (low-cardinality ， 低基数 ) 的字段，但是还应记住的一点是，它是针对那些 值不经常改变的 字段的。在实际应用中，如果某个字段的值需要频繁更新，那么就不适合在它上面创建位图索引。在位图索引中，如果你更新或插入其中一条数值为 N的记录，那么相应表中数值为 N的记录（可能成百上千条）全部被 Oracle锁定，这就意味着其它用户不能同时更新这些数值为 N的记录，其它用户必须要等第一个用户提交后，才能获得锁，更新或插入数据。

 

问题找到了，修正就很简单了， Tom建议这些开发者去掉了这个位图索引，然后在 PROCESS_FLAG 字段上建立一个函数索引，只为那些数值为 N 的记录建立简单的 B 树索引就可以了。

 

这些开发者回去后，按照 Tom 的指点，经过一番测试，终于解决了问题。

 

但故事并没有到此结束，这些开发者并不满足，他们给 Tom 写 email 抱怨道， Oracle 数据库真“烂”，连这个简单的位图索引问题都不能处理，你看， Oracle 浪费了我们大量的时间和精力调试我们的 Java 程序。 Tom 给他们回了一封 email ，颇有感触地对他们说：

 

I have encountered issues such as this many times when an application is being moved from database A to database B. When an application that worked flawlessly in database A does not work, or works in an apparently bizarre fashion, on database B, the first thought is that database B is “bad” database. The simple truth is that database B just works differently. Neither database is wrong or “bad; they are just different. Knowing and understanding how they both work will help you immensely in dealing with these issues.

 

( 当人们把一个应用从一种数据库迁移到另一种数据库时，他们常常抱怨同样的问题。本来这个应用程序在数据库 A 上运行得很好，当迁移到数据库 B 时，就出问题了。于是他们就认定，数据库 B 真烂。但事实并非如此，这只是因为数据库 B 的工作方式和原理不同于数据库 A 而已。世界上没有哪个数据库是“烂”数据库，关键是我们必须深入了解该数据库的架构和特点 ，这样才能避免这类问题。如果您理解位图索引的适用条件，您还会说 Oracle 是一个很“烂“的数据库吗？ )

 

最后， Tom乘机 建议他们，如果你们愿意，我可以给你们做一次简单的为期 3 天的培训。这些 Java 程序员听从了 Tom 同志的建议，经过了 3 天的培训后，他们对 Oracle 能做的事情表示吃惊，他们纷纷表示，“我真傻，原来 Oracle 不适合建立临时表呀，你看我的程序老是在那里删除和创建临时表。”，“要是我用了物化视图 (Materalized View) ，我的数据备份代码就异常简单了。”，“我还不知道 connect by 有这么强大的功能呢！”。

参考文献：

Thomas Kyte, 2005, Expert Oracle Database Architecture: 9i and 10g Programming Techniques and Solutions