不可忽略的Oracle自动类型转换

Oracle中的类型转换      

      Oracle中对不同类型的处理具有显式类型转换(Explicit)和自动类型转换(隐式类型转换Implicit)两种方式，对于显式类型转换，我们是可控的，但是对于自动类型转换，当然不建议使用,因为很难控制，有不少缺点，但是我们很难避免碰到自动类型转换,如果不了解自动类型转换的规则，那么往往会改变我们SQL的执行计划，从而可能导致效率降低或其它问题，所以，Oracle开发人员很有必要了解Oracle自动类型转换的相关规则，从而避免自动类型转换导致相关问题的产生。
        本章首先会对Oracle自动类型转换的规则做阐述,然后结合相关实例分析自动类型转换可能造成的问题。

29.1 数据类型优先级
        Oracle使用数据类型的优先级来决定自动类型转换,Oracle类型如下优先：
■ Datetime and interval 类型
■ BINARY_DOUBLE
■ BINARY_FLOAT
■ NUMBER
■ 字符类型
■ 所有其它内置类型

        上面说的不够具体，我们看第二节具体的类型转换规则。

29.2 自动类型转换规则
        一般一个表达式不能包含多种数据类型，比如一个表达式5*10然后加上'james',但是Oracle会有自动类型转换和显式类型转换两种规则，我们看如下例子：
DINGJUN123>select 5*10+'james' from dual;
select 5*10+'james' from dual
            *
第 1 行出现错误:
ORA-01722: 无效数字
       
        我们看到,报无效数字错误。当然，这里Oracle使用了自动类型转换将'james'转为数字类型，但是这个转换是失败的，所以报错，所以自动类型转换的第1个规则就是必须自动类型转换能够成功，否则报错。我们看下面的就转换成功了：
DINGJUN123>select 5*10+'2' from dual;

  5*10+'2'
----------
        52
       
        OK，看到了结果正确，这里的字符串'2'被自动转为数值类型的2(不明白为什么会这样转换，请往下看)，所以结果为52.。

29.2.1为什么不建议使用自动类型转换?
        自动类型转换的确可以让我们少写一些内容,比如可以少写个to_char函数之类的东西,但是它经常是不好的：
1.        使用显示类型转换会让我们的SQL更加容易被理解,也就是可读性更强,但是自动类型转换却没有这个优点,如：
DINGJUN123>select to_date(sysdate,'yyyymm') from dual;
       
        也许你会想,我没有看错吧,你写的语句是错的,to_date中间的第1个参数是字符类型哦,你提的这个问题很好,我想你应该需要了解了解Oracle中的自动类型转换了。我可以很明确地告诉你，这个语句是可以的，但是能不能运行正确就要依赖于具体的上下文了,比如这里sysdate是date类型，那么需要将date类型转为字符，这是自动转换的，也就是Oracle要自动调用to_char(sysdate,fmt)，这个fmt就依赖于上下文的nls_date_format,也有可能会依赖于nls_date_language的设置，看我们的结果：
DINGJUN123>alter session set nls_date_format='yyyymm';

会话已更改。

DINGJUN123>select to_date(sysdate,'yyyymm') from dual;

TO_DAT
------
201005

DINGJUN123>alter session set nls_date_format='yyyymondd';

会话已更改。

DINGJUN123>select to_date(sysdate,'yyyymondd') from dual;

TO_DATE(SYSDAT
--------------
20105月 16

DINGJUN123>alter session set nls_date_language='American';

会话已更改。

DINGJUN123>select to_date(sysdate,'yyyymondd') from dual;

TO_DATE(SYSD
------------
2010may16
       
        自动类型转换的确难以理解,不知道的人以为这真是太神奇了,可能以为Oracle的函数定义搞错了,还是了解下这方面的内容吧，这样才可以运筹帷幄，决胜千里。

2.        自动类型转换往往对性能产生不好的影响，特别是左值的类型被自动转为了右值的类型。这种方式很可能使我们本来可以使用索引的而没有用上索引,也有可能会导致结果出错。如：
DINGJUN123>drop table t;

表已删除。

DINGJUN123>create table t(name varchar2(10));

表已创建。

DINGJUN123>insert into t values('abc');

已创建 1 行。

DINGJUN123>insert into t values('1');

已创建 1 行。

DINGJUN123>commit;

提交完成。

DINGJUN123>create index idx_t on t (name);

索引已创建。

-------------------------------------案例1:自动类型转换导致出错------------------------------------
DINGJUN123>select * from t where name = 1;
select * from t where name = 1
                      *
第 1 行出现错误:
ORA-01722: 无效数字


DINGJUN123>select * from t where name = '1';

NAME
--------------------
1

--------------------------------------案例2:自动类型转换导致本该用索引而没有用----------
DINGJUN123>explain plan for select * from t where name = 1;

已解释。

DINGJUN123>select * from table(dbms_xplan.display);

PLAN_TABLE_OUTPUT
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Plan hash value: 1601196873

----------------------------------
| Id  | Operation         | Name |
----------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |      |
|*  1 |  TABLE ACCESS FULL| T    |
----------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

PLAN_TABLE_OUTPUT
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------


   1 - filter(TO_NUMBER("NAME")=1)

Note
-----
   - rule based optimizer used (consider using cbo)


DINGJUN123>explain plan for select  * from t where name = '1';

已解释。

DINGJUN123>select * from table(dbms_xplan.display);

PLAN_TABLE_OUTPUT
---------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------

Plan hash value: 2296882198

----------------------------------
| Id  | Operation        | Name  |
----------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT |       |
|*  1 |  INDEX RANGE SCAN| IDX_T |
----------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

PLAN_TABLE_OUTPUT
---------------------------------------------------------------------------------------------------

   1 - access("NAME"='1')

Note
-----
   - rule based optimizer used (consider using cbo)
       
我们看案例1，如果这个语句很庞大，找这个错误还真不容易，如果是显示转换的话，找个错误就容易多了。案例2我使用RBO优化器的，我没有收集统计信息，而且还加了rule,这里不加rule一样，如果列自动发生了类型转换，很可能使索引失效,这句select * from t where name = 1没有写select * from t where to_number(name) =1发现索引失效明显。但是如果我们感觉应该用索引而没有用上索引，而且左边的列和右边的值类型不一样，那么很可能发生了自动类型转换，当然看执行计划有这样的类型转换信息，虽然我们没有显示地写，往往看执行计划是我们第1步寻找问题的方法。

3.        自动类型转换可能依赖于发生转换时的上下文环境，比如1中的to_date(sysdate,fmt),一旦上下文环境改变，很可能我们的程序就不能运行。
4.        自动类型转换的算法或规则，以后Oracle可能改变，这是很危险的，意味着旧的代码很可能在新的Oracle版本中运行出现问题(性能、错误等)，显示类型转换总是有最高的优先级，所以显示类型转换没有这种版本更替可能带来的问题。
5.  自动类型转换是要消耗时间的,当然同等的显式类型转换时间也差不多,最好的方法就是避免类似的转换,在显示类型转换上我们会看到，最好不要将左值进行类型转换，到时候有索引也用不上索引，还要建函数索引，索引储存和管理开销增大。



29.2.2 自动类型转换规则
        Oracle自动类型转换是根据上下文环境以及一些预定的规则,经过语法语义的分析之后进行相关的自动类型转换,自动类型转换首要条件就是这个转换有意义，要正确，否则转换不成功，要报错,我们前面已经举了这样的例子。
        看下图，Oracle自动类型转换的矩阵图,图上没有具体地转换方向，但是我们最起码看图了解到一点，自动类型转换不是什么类型都可以相互转换的，有的不可相互自动转换。(-的说明不转换，X的说明可以转换)

Oracle自动类型转换有如下规则(转换方向):
1.        在insert和update语句中，Oracle将赋值的类型转为目标列的类型。
这很容易理解，当然最终存到我们目标列的类型是要符合定义的，如：
DINGJUN123>drop table t;

表已删除。

DINGJUN123>create table t(x varchar2(100));

表已创建。

DINGJUN123>insert into t values(sysdate);

已创建 1 行。
DINGJUN123>select x from t;

X
--------------------
2010may16
看到了吧，其实sysdate在插入的时候就已经根据nls_date_format和nls_date_language参数转为字符类型varchar2(100)了。

2.        在SELECT中,Oracle会自动将查询到的列的值转为目标变量的类型。如：
DINGJUN123>declare
  2  var char(10);
  3  begin
  4  select 1 into var from dual;
  5  dbms_output.put_line('var is '||var||',the length is '||length(var));
  6  end;
  7  /
var is 1         ,the length is 10
        看,数值1被转为char(10)了。

3.        对数值类型的操作，Oracle经常将数值类型的值调整为最大的精度(precision)和刻度(scale),这种情况下经常看到的结果和表中存储的结果不一样。

4.        当比较字符与数值的时候，数值会有更高的优先级，也就是将字符转为数值进行比较。

DINGJUN123>explain plan for select * from t where x = 1;
DINGJUN123>select * from table(dbms_xplan.display);

PLAN_TABLE_OUTPUT

Plan hash value: 1601196873

----------------------------------
| Id  | Operation         | Name |
----------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |      |
|*  1 |  TABLE ACCESS FULL| T    |
----------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - filter(TO_NUMBER("X")=1)

Note
-----
   - rule based optimizer used (consider using cbo)

        看上面的t表的x列是varchar2类型，select * from t where x = 1将列x自动通过to_number转为数值类型了。

5.        在字符类型、NUMBER数值类型与浮点类型的数值之间相互转换，可能会丢失精度，因为NUMBER是以10进制(0-9)精度表示数字的，而浮点类型数值是以二进制(0和1)表示的精度。
DINGJUN123>drop table t;

表已删除。

DINGJUN123>create table t(x binary_float);

表已创建。

DINGJUN123>insert into t values(1234567);

已创建 1 行。

DINGJUN123>insert into t values(123456789);

已创建 1 行。

DINGJUN123>column x format  9999999999999
DINGJUN123>select * from t;

                   X
------------------------------------------------------
       1234567
       123456792

我们插入的时候是NUMBER类型，但是实际表是BINARY_FLOAT,那么肯定要转为BINARY_FLOAT类型，看123456789插入的时候就发生了精度的丢失。

6.        将CLOB转为字符类型或将BLOB转为RAW类型的时候，如果被转换的类型长度比目标类型长，那么会出错，其实，其他的类型转换在自动类型，显示类型转换中如果被转换的类型的长度比目标类型长，那么都是会报错的（但是在某些函数中自动截断，不报错，见第14）。
DINGJUN123>drop table t;

表已删除。

DINGJUN123>create table t(x varchar2(10));

表已创建。

DINGJUN123>insert into t values(to_clob('12212121212121'));
insert into t values(to_clob('12212121212121'))
                     *
第 1 行出现错误:
ORA-12899: 列 "DINGJUN123"."T"."X" 的值太大 (实际值: 14, 最大值: 10)
       
        我们这里只是做个例子，没有必要用to_clob函数，看到了这个clob最大长度应该是10，但是实际是14，所以自动类型转换失败。       

7.        BINARY_FLOAT自动转为BINARY_DOUBLE是准确的，当然这毋庸置疑。反之，BINARY_DOUBLE自动转为BINARY_FLOAT可能就是不准确的了，如BINARY_DOUBLE转为BINARY_FLOAT需要更多的精度位的支持。


8.        当字符串与DATE类型比较，DATE类型具有较高优先级，将字符串转为DATE类型，这种自动转换需要上下文的支持，见前面DATE转为字符串的例子。

DINGJUN123>drop table t;

表已删除。

DINGJUN123>create table t(x date);

表已创建。
DINGJUN123>insert into t values(to_date('2010-01-01','yyyy-mm-dd'));

已创建 1 行。

DINGJUN123>select * from t where x ='2010-01-01';
select * from t where x ='2010-01-01'
                         *
第 1 行出现错误:
ORA-01861: 文字与格式字符串不匹配


DINGJUN123>alter session set nls_date_format='yyyy-mm-dd';

会话已更改。

DINGJUN123>select * from t where x ='2010-01-01';

X
----------
2010-01-01

看，的确可以自动类型转换。'2010-01-01'根据nls_date_format和nls_date_language转为了DATE类型。


9.        当使用SQL函数或操作符的时候，如果传入的类型和实际应该接受的类型不一致，那么将传入的类型根据上下文环境转为一致。
DINGJUN123>select replace(12345,4) from dual;

REPLACE(
--------
1235

DINGJUN123>select '10'+0 from dual;

                                            '10'+0
--------------------------------------------------------------------------
                                                10

DINGJUN123>select '10'|| 0 from dual;

'10'||
------
100

        看上面的例子,replace接受的参数是两个字符类型，但是我们的是两个数值类型，会自动转为字符类型，返回值也是字符类型。'10'+0会自动将'10'转为10，最终结果是数值类型，而'10'||0会将0转为'0'(CHAR)所以结果是字符'100'。


10.        当做赋值操作(=)的时候,Oracle会将右边被赋的值的类型自动转为和左边目标类型一致的类型。其实前面我们说的select语句的值赋给目标变量也类似。注意我们这里说的赋值操作可不是where xx = yy中=（这里的是比较操作），而是赋值给变量或列，比如insert,update,PL/SQL中的赋值操作。

11.        在做连接操作的时候，Oracle会将非字符类型转为CHAR或NCHAR。第9点已经举了例子说明。

12.        在字符和非字符之间的算术和比较操作中，ORACLE会根据日期，ROWID，数值类型优先级最大来进行转换。算术操作一般都要转为NUMBER,比如where rowid='…'要将字符串转为ROWID，where date ='….'会将字符串根据nls的设置转为日期类型。


DINGJUN123>select rowid from t;

ROWID
------------------
AAAOi7AAEAAAPpWAAA

DINGJUN123>select * from t where rowid = 'AAAOi7AAEAAAPpWAAA';

X
----------
2010-01-01

DINGJUN123>select * from t where x = '2010-01-01'
  2  ;

X
----------
2010-01-01




DINGJUN123>select to_char(x,'yyyymmdd')+1 from t;

                           TO_CHAR(X,'YYYYMMDD')+1
--------------------------------------------------
                                          20100102


        表t中的x是DATE类型，看字符与rowid比较会将字符转为rowid类型。字符与数字运算转为数值类型，日期与字符比较会将字符转为日期根据nls的设置。
        我们再看一个例子说明这种自动类型转换的特点：
DINGJUN123>drop table t;

表已删除。

DINGJUN123>create table t
  2  as
  3  with tmp as
  4  (select '15' id from dual
  5   union all
  6   select '2' from dual
  7   union all
  8   select '38' from dual
  9   union all
10   select '4' from dual)
11  select * from tmp;

表已创建。

--------------------选择的结果按字符类型排序的，不符合要求-------------
DINGJUN123>select * from t order by id;

j
----
15
2
38
4

------------自动转换数值类型排序，当然最好用to_number(id)----------------------
DINGJUN123>select * from t order by id+0;

j
----
2
4
15
38


13.        字符类型之间的类型转换，CHAR,VACHAR2,NCHAR,NVARCHAR2，我们知道，NVACHAR2需要国家字符集(9i后有UTF8和AL16UTF16)的支持，而且是按字符存储的，CHAR,VARCHAR2受数据库默认字符集的支持。那么数据库字符集支持的CHAR,VARCHAR2默认转换到NCHAR,NVARCHAR2,当然VARCHAR2与CHAR是CHAR转VARCHAR2，如下：


        到CHAR        到VARCHAR2        到NCHAR        到NVARCHAR2
CHAR        --        VARCHAR2        NCHAR        NVARCHAR2
VARCHAR2        VARCHAR2        --        NVARCHAR2        NVARCHAR2
NCHAR        NCHAR        NCHAR        --        NVARCHAR2
NVARCHAR2        NVARCHAR2        NVARCHAR2        NVARCHAR2        --

我们看到，NVARCHAR2最大，所有的遇到它都要自动转为NVARCHAR2类型。CHAR遇到VARCHAR2要转为VARCHAR2。

14.        很多SQL函数可以接受CLOB类型，对参数要求是VARCHAR2或CHAR的如果传入CLOB类型也是可以的，但是有最大长度限制为4000字节，也就是说如果CLOB超过4000字节只取前4000字节。


29.3显式类型转换
    显式数据类型转换就不详细说了，主要就是to_char,to_date,to_number,to_clob这些函数，对于LONG和LONG RAW类型我们几乎不用，这东西太麻烦，限制太多,要了解参考Oracle SQL Rerfernce。对于显式类型转换我们要注意一点，在写SQL的时候尽量不要对左值进行显式类型转换，否则对能用索引的用不上索引，到时候要建立函数索引的。比如：
----好的写法-----       
select * from t where date >to_date('201001','yyyymm');
---不好的写法----
select * from t where to_number(to_char(date,'yyyymm' ))>201001;