Oracle执行计划

一：什么是Oracle执行计划？

执行计划是一条查询语句在Oracle中的执行过程或访问路径的描述

二：怎样查看Oracle执行计划？

因为我一直用的PLSQL远程连接的公司数据库，所以这里以PLSQL为例：

①：配置执行计划需要显示的项：

工具 —> 首选项 —> 窗口类型 —> 计划窗口 —> 根据需要配置要显示在执行计划中的列

执行计划的常用列字段解释：

基数（Rows）：Oracle估计的当前操作的返回结果集行数

字节（Bytes）：执行该步骤后返回的字节数

耗费（COST）、CPU耗费：Oracle估计的该步骤的执行成本，用于说明SQL执行的代价，理论上越小越好（该值可能与实际有出入）

时间（Time）：Oracle估计的当前操作所需的时间

②：打开执行计划：

在SQL窗口执行完一条select语句后按F5即可查看刚刚执行的这条查询语句的执行计划

注：在PLSQL中使用SQL命令查看执行计划的话，某些SQL*PLUS命令PLSQL无法支持，比如SET AUTOTRACE ON

三：看懂Oracle执行计划

①：执行顺序：

根据Operation缩进来判断，缩进最多的最先执行；（缩进相同时，最上面的最先执行）

例：上图中 INDEX RANGE SCAN 和 INDEX UNIQUE SCAN 两个动作缩进最多，最上面的 INDEX RANGE SCAN 先执行；

同一级如果某个动作没有子ID就最先执行

同一级的动作执行时遵循最上最右先执行的原则

例：上图中 TABLE ACCESS BY GLOBAL INDEX ROWID 和 TABLE ACCESS BY INDEX ROWID 两个动作缩进都在同一级，则位于上面的 TABLE ACCESS BY GLOBAL INDEX ROWID 这个动作先执行；这个动作又包含一个子动作 INDEX RANGE SCAN，则位于右边的子动作 INDEX RANGE SCAN 先执行；

图示中的SQL执行顺序即为：

INDEX RANGE SCAN —> TABLE ACCESS BY GLOBAL INDEX ROWID —> INDEX UNIQUE SCAN —> TABLE ACCESS BY INDEX ROWID —> NESTED LOOPS OUTER —> SORT GROUP BY —> SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS

（ 注：PLSQL提供了查看执行顺序的功能按钮(上图中的红框部分) ）

②：对图中动作的一些说明：

1. 上图中 TABLE ACCESS BY … 即描述的是该动作执行时表访问（或者说Oracle访问数据）的方式；

表访问的几种方式：（非全部）

• TABLE ACCESS FULL（全表扫描）
• TABLE ACCESS BY ROWID（通过ROWID的表存取）
• TABLE ACCESS BY INDEX SCAN（索引扫描）

（1）TABLE ACCESS FULL（全表扫描）：

Oracle会读取表中所有的行，并检查每一行是否满足SQL语句中的 Where 限制条件；

全表扫描时可以使用多块读（即一次I/O读取多块数据块）操作，提升吞吐量；

使用建议：数据量太大的表不建议使用全表扫描，除非本身需要取出的数据较多，占到表数据总量的 5% ~ 10% 或以上

（2）TABLE ACCESS BY ROWID（通过ROWID的表存取）:

先说一下什么是ROWID？

ROWID是由Oracle自动加在表中每行最后的一列伪列，既然是伪列，就说明表中并不会物理存储ROWID的值；

你可以像使用其它列一样使用它，只是不能对该列的值进行增、删、改操作；

一旦一行数据插入后，则其对应的ROWID在该行的生命周期内是唯一的，即使发生行迁移，该行的ROWID值也不变。

让我们再回到 TABLE ACCESS BY ROWID 来：

行的ROWID指出了该行所在的数据文件、数据块以及行在该块中的位置，所以通过ROWID可以快速定位到目标数据上，这也是Oracle中存取单行数据最快的方法；

（3）TABLE ACCESS BY INDEX SCAN（索引扫描）：

在索引块中，既存储每个索引的键值，也存储具有该键值的行的ROWID。

一个数字列上建索引后该索引可能的概念结构如下图：

所以索引扫描其实分为两步：

Ⅰ：扫描索引得到对应的ROWID

Ⅱ：通过ROWID定位到具体的行读取数据

----------------索引扫描延伸-------------------

索引扫描又分五种：

• INDEX UNIQUE SCAN（索引唯一扫描）
• INDEX RANGE SCAN（索引范围扫描）
• INDEX FULL SCAN（索引全扫描）
• INDEX FAST FULL SCAN（索引快速扫描）
• INDEX SKIP SCAN（索引跳跃扫描）

a)INDEX UNIQUE SCAN（索引唯一扫描）：

针对唯一性索引（UNIQUE INDEX）的扫描，每次至多只返回一条记录；

表中某字段存在 UNIQUE、PRIMARY KEY 约束时，Oracle常实现唯一性扫描；

b)INDEX RANGE SCAN（索引范围扫描）：

使用一个索引存取多行数据；

发生索引范围扫描的三种情况：

• 在唯一索引列上使用了范围操作符（如：> < <> >= <= between）
• 在组合索引上，只使用部分列进行查询（查询时必须包含前导列，否则会走全表扫描）
• 对非唯一索引列上进行的任何查询

c)INDEX FULL SCAN（索引全扫描）：

进行全索引扫描时，查询出的数据都必须从索引中可以直接得到（注意全索引扫描只有在CBO模式下才有效）

----------------------- 延伸阅读：Oracle优化器简述 -----------------------

Oracle中的优化器是SQL分析和执行的优化工具，它负责生成、制定SQL的执行计划。

Oracle的优化器有两种：

• RBO（Rule-Based Optimization） 基于规则的优化器
• CBO（Cost-Based Optimization） 基于代价的优化器

RBO：

RBO有严格的使用规则，只要按照这套规则去写SQL语句，无论数据表中的内容怎样，也不会影响到你的执行计划；

换句话说，RBO对数据“不敏感”，它要求SQL编写人员必须要了解各项细则；

RBO一直沿用至ORACLE 9i，从ORACLE 10g开始，RBO已经彻底被抛弃。

CBO：

CBO是一种比RBO更加合理、可靠的优化器，在ORACLE 10g中完全取代RBO；

CBO通过计算各种可能的执行计划的“代价”，即COST，从中选用COST最低的执行方案作为实际运行方案；

它依赖数据库对象的统计信息，统计信息的准确与否会影响CBO做出最优的选择，也就是对数据“敏感”。

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d)INDEX FAST FULL SCAN（索引快速扫描）:

扫描索引中的所有的数据块，与 INDEX FULL SCAN 类似，但是一个显著的区别是它不对查询出的数据进行排序（即数据不是以排序顺序被返回）

e)INDEX SKIP SCAN（索引跳跃扫描）：

Oracle 9i后提供，有时候复合索引的前导列（索引包含的第一列）没有在查询语句中出现，oralce也会使用该复合索引，这时候就使用的INDEX SKIP SCAN;

什么时候会触发 INDEX SKIP SCAN 呢？

前提条件：表有一个复合索引，且在查询时有除了前导列（索引中第一列）外的其他列作为条件，并且优化器模式为CBO时

当Oracle发现前导列的唯一值个数很少时，会将每个唯一值都作为常规扫描的入口，在此基础上做一次查找，最后合并这些查询；

例如：

假设表emp有ename（雇员名称）、job（职位名）、sex（性别）三个字段，并且建立了如 create index idx_emp on emp (sex, ename, job) 的复合索引；

因为性别只有 '男' 和 '女' 两个值，所以为了提高索引的利用率，Oracle可将这个复合索引拆成 ('男', ename, job)，('女', ename, job) 这两个复合索引；

当查询 select * from emp where job = 'Programmer' 时，该查询发出后：

Oracle先进入sex为'男'的入口，这时候使用到了 ('男', ename, job) 这条复合索引，查找 job = 'Programmer' 的条目；

再进入sex为'女'的入口，这时候使用到了 ('女', ename, job) 这条复合索引，查找 job = 'Programmer' 的条目；

最后合并查询到的来自两个入口的结果集。

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2. 上图中的 NESTED LOOPS … 描述的是表连接方式；

JOIN关键字用于将两张表作连接，一次只能连接两张表，JOIN 操作的各步骤一般是串行的（在读取做连接的两张表的数据时可以并行读取）；

表（row source）之间的连接顺序对于查询效率有很大的影响，对首先存取的表（驱动表）先应用某些限制条件（Where过滤条件）以得到一个较小的row source，可以使得连接效率提高。

-------------------------延伸阅读：驱动表（Driving Table）与匹配表（Probed Table）-------------------------

驱动表（Driving Table）：

表连接时首先存取的表，又称外层表（Outer Table），这个概念用于 NESTED LOOPS（嵌套循环） 与 HASH JOIN（哈希连接）中；

如果驱动表返回较多的行数据，则对所有的后续操作有负面影响，故一般选择小表（应用Where限制条件后返回较少行数的表）作为驱动表。

匹配表（Probed Table）：

又称为内层表（Inner Table），从驱动表获取一行具体数据后，会到该表中寻找符合连接条件的行。故该表一般为大表（应用Where限制条件后返回较多行数的表）。

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表连接的几种方式：

• SORT MERGE JOIN（排序-合并连接）
• NESTED LOOPS（嵌套循环）
• HASH JOIN（哈希连接）
• CARTESIAN PRODUCT（笛卡尔积）

注：这里将首先存取的表称作 row source 1，将之后参与连接的表称作 row source 2；

（1）SORT MERGE JOIN（排序-合并连接）：

假设有查询：select a.name, b.name from table_A a join table_B b on (a.id = b.id)

内部连接过程：

a) 生成 row source 1 需要的数据，按照连接操作关联列（如示例中的a.id）对这些数据进行排序

b) 生成 row source 2 需要的数据，按照与 a) 中对应的连接操作关联列（b.id）对数据进行排序

c) 两边已排序的行放在一起执行合并操作（对两边的数据集进行扫描并判断是否连接）

延伸：

如果示例中的连接操作关联列 a.id，b.id 之前就已经被排过序了的话，连接速度便可大大提高，因为排序是很费时间和资源的操作，尤其对于有大量数据的表。

故可以考虑在 a.id，b.id 上建立索引让其能预先排好序。不过遗憾的是，由于返回的结果集中包括所有字段，所以通常的执行计划中，即使连接列存在索引，也不会进入到执行计划中，除非进行一些特定列处理（如仅仅只查询有索引的列等）。

排序-合并连接的表无驱动顺序，谁在前面都可以；

排序-合并连接适用的连接条件有：< <= = > >= ，不适用的连接条件有：<> like

（2）NESTED LOOPS（嵌套循环）：

内部连接过程：

a) 取出 row source 1 的 row 1（第一行数据），遍历 row source 2 的所有行并检查是否有匹配的，取出匹配的行放入结果集中

b) 取出 row source 1 的 row 2（第二行数据），遍历 row source 2 的所有行并检查是否有匹配的，取出匹配的行放入结果集中

c) ……

若 row source 1 （即驱动表）中返回了 N 行数据，则 row source 2 也相应的会被全表遍历 N 次。

因为 row source 1 的每一行都会去匹配 row source 2 的所有行，所以当 row source 1 返回的行数尽可能少并且能高效访问 row source 2（如建立适当的索引）时，效率较高。

延伸：

嵌套循环的表有驱动顺序，注意选择合适的驱动表。

嵌套循环连接有一个其他连接方式没有的好处是：可以先返回已经连接的行，而不必等所有的连接操作处理完才返回数据，这样可以实现快速相应。

应尽可能使用限制条件（Where过滤条件）使驱动表（row source 1）返回的行数尽可能少，同时在匹配表（row source 2）的连接操作关联列上建立唯一索引（UNIQUE INDEX）或是选择性较好的非唯一索引，此时嵌套循环连接的执行效率会变得很高。若驱动表返回的行数较多，即使匹配表连接操作关联列上存在索引，连接效率也不会很高。

（3）HASH JOIN（哈希连接）:

哈希连接只适用于等值连接（即连接条件为 = ）

HASH JOIN对两个表做连接时并不一定是都进行全表扫描，其并不限制表访问方式；

内部连接过程简述：

a) 取出 row source 1（驱动表，在HASH JOIN中又称为Build Table） 的数据集，然后将其构建成内存中的一个 Hash Table（Hash函数的Hash KEY就是连接操作关联列），创建Hash位图（bitmap）

b) 取出 row source 2（匹配表）的数据集，对其中的每一条数据的连接操作关联列使用相同的Hash函数并找到对应的 a) 里的数据在 Hash Table 中的位置，在该位置上检查能否找到匹配的数据