ORACLE SQL 优化策略-2

20. 联接列 
对于有联接的列，即使最后的联接值为一个静态值，优化器是不会使用索引的。我们一起来看一个例子，假定有一个职工表（employee），对于一个职工的姓和名分成两列存放（FIRST_NAME和LAST_NAME），现在要查询一个叫比尔.克林顿（Bill Cliton）的职工。 
下面是一个采用联接查询的SQL语句， 
select * from employss 
where 
first_name||''||last_name ='Beill Cliton'; 
上面这条语句完全可以查询出是否有Bill Cliton这个员工，但是这里需要注意，系统优化器对基于last_name创建的索引没有使用。 
当采用下面这种SQL语句的编写，Oracle系统就可以采用基于last_name创建的索引。 
Select * from employee 
where 
first_name ='Beill' and last_name ='Cliton'; 
遇到下面这种情况又如何处理呢？如果一个变量（name）中存放着Bill Cliton这个员工的姓名，对于这种情况我们又如何避免全程遍历，使用索引呢？可以使用一个函数，将变量name中的姓和名分开就可以了，但是有一点需要注意，这个函数是不能作用在索引列上。下面是SQL查询脚本： 
select * from employee 
where first_name = SUBSTR('&&name',1,INSTR('&&name',' ')-1) 
and last_name = SUBSTR('&&name',INSTR('&&name’,' ')+1) 

21. (*)带通配符（%）的like语句 
同样以上面的例子来看这种情况。目前的需求是这样的，要求在职工表中查询名字中包含cliton的人。可以采用如下的查询SQL语句： 
select * from employee where last_name like '%cliton%'; 
这里由于通配符（%）在搜寻词首出现，所以Oracle系统不使用last_name的索引。在很多情况下可能无法避免这种情况，但是一定要心中有底，通配符如此使用会降低查询速度。然而当通配符出现在字符串其他位置时，优化器就能利用索引。在下面的查询中索引得到了使用： 
select * from employee where last_name like 'c%'; 

22. 使用TKPROF 工具来查询SQL性能状态 
SQL trace 工具收集正在执行的SQL的性能状态数据并记录到一个跟踪文件中. 这个跟踪文件提供了许多有用的信息,例如解析次数.执行次数,CPU使用时间等.这些数据将可以用来优化你的系统. 
设置SQL TRACE在会话级别: 有效 
ALTER SESSION SET SQL_TRACE TRUE 
设置SQL TRACE 在整个数据库有效仿, 你必须将SQL_TRACE参数在init.ora中设为TRUE, USER_DUMP_DEST参数说明了生成跟踪文件的目录   
(译者按: 这一节中,作者并没有提到TKPROF的用法, 对SQL TRACE的用法也不够准确, 设置SQL TRACE首先要在init.ora中设定TIMED_STATISTICS, 这样才能得到那些重要的时间状态. 生成的trace文件是不可读的,所以要用TKPROF工具对其进行转换,TKPROF有许多执行参数. 大家可以参考ORACLE手册来了解具体的配置. ) 

23. 用EXPLAIN PLAN 分析SQL语句 
EXPLAIN PLAN 是一个很好的分析SQL语句的工具,它甚至可以在不执行SQL的情况下分析语句. 通过分析,我们就可以知道ORACLE是怎么样连接表,使用什么方式扫描表(索引扫描或全表扫描)以及使用到的索引名称. 
你需要按照从里到外,从上到下的次序解读分析的结果. EXPLAIN PLAN分析的结果是用缩进的格式排列的, 最内部的操作将被最先解读, 如果两个操作处于同一层中,带有最小操作号的将被首先执行. 
NESTED LOOP是少数不按照上述规则处理的操作, 正确的执行路径是检查对NESTED LOOP提供数据的操作,其中操作号最小的将被最先处理. 
译者按: 通过实践, 感到还是用SQLPLUS中的SET TRACE 功能比较方便. 
举例: 
SQL> list 
1 SELECT * 
2 FROM dept, emp 
3* WHERE emp.deptno = dept.deptno 
SQL> set autotrace traceonly /*traceonly 可以不显示执行结果*/ 
SQL> / 
14 rows selected. 
Execution Plan 
---------------------------------------------------------- 
0 SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE 
1 0 NESTED LOOPS 
2 1 TABLE ACCESS (FULL) OF 'EMP' 
3 1 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'DEPT' 
4 3 INDEX (UNIQUE SCAN) OF 'PK_DEPT' (UNIQUE) 

Statistics 
---------------------------------------------------------- 
0 recursive calls 
2 db block gets 
30 consistent gets 
0 physical reads 
0 redo size 
2598 bytes sent via SQL*Net to client 
503 bytes received via SQL*Net from client 
2 SQL*Net roundtrips to/from client 
0 sorts (memory) 
0 sorts (disk) 
14 rows processed 
通过以上分析,可以得出实际的执行步骤是: 
1. TABLE ACCESS (FULL) OF 'EMP' 
2. INDEX (UNIQUE SCAN) OF 'PK_DEPT' (UNIQUE) 
3. TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'DEPT' 
4. NESTED LOOPS (JOINING 1 AND 3) 
注: 目前许多第三方的工具如TOAD和ORACLE本身提供的工具如OMS的SQL Analyze都提供了极其方便的EXPLAIN PLAN工具.也许喜欢图形化界面的朋友们可以选用它们. 

24. 用索引提高效率 
索引是表的一个概念部分,用来提高检索数据的效率. 实际上,ORACLE使用了一个复杂的自平衡B-tree结构. 通常,通过索引查询数据比全表扫描要快. 当ORACLE找出执行查询和Update语句的最佳路径时, ORACLE优化器将使用索引. 同样在联结多个表时使用索引也可以提高效率. 另一个使用索引的好处是,它提供了主键(primary key)的唯一性验证. 
除了那些LONG或LONG RAW数据类型, 你可以索引几乎所有的列. 通常, 在大型表中使用索引特别有效. 当然,你也会发现, 在扫描小表时,使用索引同样能提高效率. 
虽然使用索引能得到查询效率的提高,但是我们也必须注意到它的代价. 索引需要空间来 存储,也需要定期维护, 每当有记录在表中增减或索引列被修改时, 索引本身也会被修改. 这意味着每条记录的INSERT , DELETE , UPDATE将为此多付出4 , 5 次的磁盘I/O . 因为索引需要额外的存储空间和处理,那些不必要的索引反而会使查询反应时间变慢. 
译者按: 定期的重构索引是有必要的. 
ALTER INDEX <INDEXNAME> REBUILD <TABLESPACENAME> 

25. 索引的操作 
ORACLE对索引有两种访问模式. 
索引唯一扫描 ( INDEX UNIQUE SCAN) 
大多数情况下, 优化器通过WHERE子句访问INDEX. 
例如: 
表LODGING有两个索引 : 建立在LODGING列上的唯一性索引LODGING_PK和建立在MANAGER列上的非唯一性索引LODGING$MANAGER.   
SELECT * 
FROM LODGING 
WHERE LODGING = ‘ROSE HILL'; 
在内部 , 上述SQL将被分成两步执行, 首先 , LODGING_PK 索引将通过索引唯一扫描的方式被访问 , 获得相对应的ROWID, 通过ROWID访问表的方式执行下一步检索. 
如果被检索返回的列包括在INDEX列中,ORACLE将不执行第二步的处理(通过ROWID访问表). 因为检索数据保存在索引中, 单单访问索引就可以完全满足查询结果. 
下面SQL只需要INDEX UNIQUE SCAN 操作. 
SELECT LODGING 
FROM LODGING 
WHERE LODGING = ‘ROSE HILL'; 
索引范围查询(INDEX RANGE SCAN) 
适用于两种情况: 
1. 基于一个范围的检索 
2. 基于非唯一性索引的检索 
例1: 
SELECT LODGING 
FROM LODGING 
WHERE LODGING LIKE ‘M%'; 
WHERE子句条件包括一系列值, ORACLE将通过索引范围查询的方式查询LODGING_PK . 由于索引范围查询将返回一组值, 它的效率就要比索引唯一扫描低一些. 
例2: 
SELECT LODGING 
FROM LODGING 
WHERE MANAGER = ‘BILL GATES'; 
这个SQL的执行分两步, LODGING$MANAGER的索引范围查询(得到所有符合条件记录的ROWID) 和下一步通过ROWID访问表得到LODGING列的值. 由于LODGING$MANAGER是一个非唯一性的索引,数据库不能对它执行索引唯一扫描. 
由于SQL返回LODGING列,而它并不存在于LODGING$MANAGER索引中, 所以在索引范围查询后会执行一个通过ROWID访问表的操作. 
WHERE子句中, 如果索引列所对应的值的第一个字符由通配符(WILDCARD)开始, 索引将不被采用. 
SELECT LODGING 
FROM LODGING 
WHERE MANAGER LIKE ‘％HANMAN'; 
在这种情况下，ORACLE将使用全表扫描. 

26. 基础表的选择 
基础表(Driving Table)是指被最先访问的表(通常以全表扫描的方式被访问). 根据优化器的不同, SQL语句中基础表的选择是不一样的. 
如果你使用的是CBO (COST BASED OPTIMIZER),优化器会检查SQL语句中的每个表的物理大小,索引的状态,然后选用花费最低的执行路径. 
如果你用RBO (RULE BASED OPTIMIZER) , 并且所有的连接条件都有索引对应, 在这种情况下, 基础表就是FROM 子句中列在最后的那个表. 
举例: 
SELECT A.NAME , B.MANAGER 
FROM　WORKER A, LODGING B 
WHERE　A.LODGING = B.LODING; 
由于LODGING表的LODING列上有一个索引, 而且WORKER表中没有相比较的索引, WORKER表将被作为查询中的基础表. 

27. 多个平等的索引 
当SQL语句的执行路径可以使用分布在多个表上的多个索引时, ORACLE会同时使用多个索引并在运行时对它们的记录进行合并, 检索出仅对全部索引有效的记录. 
在ORACLE选择执行路径时,唯一性索引的等级高于非唯一性索引. 然而这个规则只有当WHERE子句中索引列和常量比较才有效.如果索引列和其他表的索引类相比较. 这种子句在优化器中的等级是非常低的. 
如果不同表中两个相同等级的索引将被引用, FROM子句中表的顺序将决定哪个会被率先使用. FROM子句中最后的表的索引将有最高的优先级.          
如果相同表中两个相同等级的索引将被引用, WHERE子句中最先被引用的索引将有最高的优先级. 
举例: 
DEPTNO上有一个非唯一性索引,EMP_CAT也有一个非唯一性索引. 
SELECT ENAME, 
FROM EMP 
WHERE DEPT_NO = 20 
AND EMP_CAT = ‘A'; 
这里,DEPTNO索引将被最先检索,然后同EMP_CAT索引检索出的记录进行合并. 执行路径如下: 
TABLE ACCESS BY ROWID ON EMP 
AND-EQUAL 
INDEX RANGE SCAN ON DEPT_IDX 
INDEX RANGE SCAN ON CAT_IDX 

28. 等式比较和范围比较 
当WHERE子句中有索引列, ORACLE不能合并它们,ORACLE将用范围比较. 
举例: 
DEPTNO上有一个非唯一性索引,EMP_CAT也有一个非唯一性索引. 
SELECT ENAME 
FROM EMP 
WHERE DEPTNO > 20 
AND EMP_CAT = ‘A'; 
这里只有EMP_CAT索引被用到,然后所有的记录将逐条与DEPTNO条件进行比较. 执行路径如下: 
TABLE ACCESS BY ROWID ON EMP 
INDEX RANGE SCAN ON CAT_IDX 

29. 不明确的索引等级 
当ORACLE无法判断索引的等级高低差别,优化器将只使用一个索引,它就是在WHERE子句中被列在最前面的. 
举例: 
DEPTNO上有一个非唯一性索引,EMP_CAT也有一个非唯一性索引. 
SELECT ENAME 
FROM EMP 
WHERE DEPTNO > 20 
AND EMP_CAT > ‘A'; 
这里, ORACLE只用到了DEPT_NO索引. 执行路径如下: 
TABLE ACCESS BY ROWID ON EMP 
INDEX RANGE SCAN ON DEPT_IDX 
译者按: 我们来试一下以下这种情况: 
SQL> select index_name, uniqueness from user_indexes where table_name = 'EMP'; 
INDEX_NAME UNIQUENES 
------------------------------ --------- 
EMPNO UNIQUE 
EMPTYPE NONUNIQUE 
SQL> select * from emp where empno >= 2 and emp_type = 'A' ; 
no rows selected 

Execution Plan 
---------------------------------------------------------- 
0 SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE 
1 0 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'EMP' 
2 1 INDEX (RANGE SCAN) OF 'EMPTYPE' (NON-UNIQUE) 
虽然EMPNO是唯一性索引,但是由于它所做的是范围比较, 等级要比非唯一性索引的等式比较低! 

30. 强制索引失效 
如果两个或以上索引具有相同的等级,你可以强制命令ORACLE优化器使用其中的一个(通过它,检索出的记录数量少) . 
举例: 
SELECT ENAME 
FROM EMP 
WHERE EMPNO = 7935 
AND DEPTNO + 0 = 10 /*DEPTNO上的索引将失效*/ 
AND EMP_TYPE || ‘' = ‘A' /*EMP_TYPE上的索引将失效*/ 
这是一种相当直接的提高查询效率的办法. 但是你必须谨慎考虑这种策略,一般来说,只有在你希望单独优化几个SQL时才能采用它. 

这里有一个例子关于何时采用这种策略, 假设在EMP表的EMP_TYPE列上有一个非唯一性的索引而EMP_CLASS上没有索引. 
SELECT ENAME 
FROM EMP 
WHERE EMP_TYPE = ‘A' 
AND EMP_CLASS = ‘X'; 
优化器会注意到EMP_TYPE上的索引并使用它. 这是目前唯一的选择. 如果,一段时间以后, 另一个非唯一性建立在EMP_CLASS上,优化器必须对两个索引进行选择,在通常情况下,优化器将使用两个索引并在他们的结果集合上执行排序及合并. 然而,如果其中一个索引（EMP_TYPE）接近于唯一性而另一个索引（EMP_CLASS）上有几千个重复的值. 排序及合并就会成为一种不必要的负担. 在这种情况下,你希望使优化器屏蔽掉EMP_CLASS索引. 
用下面的方案就可以解决问题. 
SELECT ENAME 
FROM EMP 
WHERE EMP_TYPE = ‘A' 
AND EMP_CLASS||'' = ‘X'; 

31. 避免在索引列上使用计算． 
WHERE子句中，如果索引列是函数的一部分．优化器将不使用索引而使用全表扫描． 
举例: 
低效： 
SELECT … 
FROM DEPT 
WHERE SAL * 12 > 25000; 
高效: 
SELECT … 
FROM DEPT 
WHERE SAL > 25000/12; 
译者按: 这是一个非常实用的规则，请务必牢记 

32. 避免在索引列上使用NOT 
我们在查询时经常在where子句使用一些逻辑表达式，如大于、小于、等于以及不等于等等，也可以使用and（与）、or（或）以及not（非）。NOT可用来对任何逻辑运算符号取反。下面是一个NOT子句的例子： 
... where not (status ='VALID') 

如果要使用NOT，则应在取反的短语前面加上括号，并在短语前面加上NOT运算符。NOT运算符包含在另外一个逻辑运算符中，这就是不等于（<>）运算符。换句话说，即使不在查询where子句中显式地加入NOT词，NOT仍在运算符中，见下例： 

... where status <>'INVALID'; 
通常，我们要避免在索引列上使用NOT, NOT会产生在和在索引列上使用函数相同的影响. 当ORACLE”遇到”NOT,他就会停止使用索引转而执行全表扫描. 
举例: 
低效: (这里,不使用索引) 
SELECT … 
FROM DEPT 
WHERE DEPT_CODE NOT = 0;   /* <>  的效果同not   */ 
高效: (这里,使用了索引) 
SELECT … 
FROM DEPT 
WHERE DEPT_CODE > 0;   /*如果该列存在负数的话：DEPT_CODE > 0 or DEPT_CODE < 0*/ 
需要注意的是,在某些时候, ORACLE优化器会自动将NOT转化成相对应的关系操作符. 
NOT > to <= 
NOT >= to < 
NOT < to >= 
NOT <= to > 
译者按: 在这个例子中,作者犯了一些错误. 例子中的低效率SQL是不能被执行的. 
我做了一些测试: 
SQL> select * from emp where NOT empno > 1; 
no rows selected 
Execution Plan 
---------------------------------------------------------- 
0 SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE 
1 0 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'EMP' 
2 1 INDEX (RANGE SCAN) OF 'EMPNO' (UNIQUE) 

SQL> select * from emp where empno <= 1; 
no rows selected 
Execution Plan 
---------------------------------------------------------- 
0 SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE 
1 0 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'EMP' 
2 1 INDEX (RANGE SCAN) OF 'EMPNO' (UNIQUE) 
两者的效率完全一样，也许这符合作者关于” 在某些时候, ORACLE优化器会自动将NOT转化成相对应的关系操作符” 的观点． 

33. 用>=替代> 
大于或小于操作符一般情况下是不用调整的，因为它有索引就会采用索引查找，但有的情况下可以对它进行优化，如一个表有100万记录，一个数值型字段A，30万记录的A=0，30万记录的A=1，39万记录的A=2，1万记录的A=3。那么执行A>2与A>=3的效果就有很大的区别了，因为A>2时ORACLE会先找出为2的记录索引再进行比较，而A>=3时ORACLE则直接找到=3的记录索引。 
如果DEPTNO上有一个索引, 
高效: 
SELECT * 
FROM EMP 
WHERE DEPTNO >=3 
低效: 
SELECT * 
FROM EMP 
WHERE DEPTNO >2 
两者的区别在于, 前者DBMS将直接跳到第一个DEPT等于3的记录而后者将首先定位到DEPTNO=2的记录并且向前扫描到第一个DEPT大于2的记录.