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Oracle里常见的执行计划

本文介绍了Oracle数据库里常见的执行计划，使用的Oracle数据库版本为11.2.0.1。

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1、与表访问相关的执行计划

Oracle数据库里与表访问有关的两种方法：全表扫描和ROWID扫描。反映在执行计划上，与全表扫描对应的执行计划中的关键字是“TABLE ACCESS FULL”，与ROWID扫描对应的执行计划中关键字是“TABLE ACCESS BY USER ROWID”或“TABLE ACCESS BY INDEX ROWID”。

scott@MYDB>select empno,ename,rowid from emp where ename='SCOTT';

     EMPNO ENAME                          ROWID
---------- ------------------------------ ------------------
      7788 SCOTT                          AAAR3xAAEAAAACXAAH

Oracle里常见的执行计划

scott@MYDB>select empno,ename,rowid from emp where rowid='AAAR3xAAEAAAACXAAH';

     EMPNO ENAME                          ROWID
---------- ------------------------------ ------------------
      7788 SCOTT                          AAAR3xAAEAAAACXAAH

Oracle里常见的执行计划

scott@MYDB>select empno,ename,rowid from emp where empno=7788;

     EMPNO ENAME                          ROWID
---------- ------------------------------ ------------------
      7788 SCOTT                          AAAR3xAAEAAAACXAAH

Oracle里常见的执行计划

从实验中可以看出，第一个SQL执行计划走的是对表EMP的全表扫描，对应的关键字就是“TABLE ACCESS FULL”；第二个SQL的执行计划走的是对表EMP的ROWID扫描，对应的关键字是“TABLE ACCESS BY USER ROWID”；第三个SQL的执行计划走的是对表EMP的ROWID扫描，对应的关键字是“TABLE ACCESS BY INDEX ROWID”。注意如果ROWID来源于用户手工指定则对应的是“TABLE ACCESS BY USER ROWID”；如果ROWID是来源于索引，则对应的是“TABLE ACCESS BY INDEX ROWID”。

2与B*Tree索引相关的执行计划

Oracle数据库里常见的与B*Tree索引访问相关的方法，包括索引唯一扫描、索引范围扫描、索引全扫描、索引快速全扫描和索引跳跃式扫描，反映在执行计划上分别对应INDEX UNIQUE SCAN、INDEX RANGE SCAN、INDEX FULL SCAN、INDEX FAST FULL SCAN和INDEX SKIP SCAN。

用实验查看相关执行计划

zx@MYDB>create table employee (gender varchar2(1),employee_id number);

Table created.

zx@MYDB>insert into employee values('F',99);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('F',100);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',101);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',102);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',103);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',104);

1 row created.

zx@MYDB>insert into employee values('M',105);

1 row created.

zx@MYDB>create unique index idx_uni_emp on employee(employee_id);

Index created.

zx@MYDB>select * from employee where employee_id=100;

GEN EMPLOYEE_ID
--- -----------
F           100

Oracle里常见的执行计划

第一个SQL的执行计划走的是对索引IDX_UNI_EMP的索引唯一扫描，关键字是“INDEX UNIQUE SCAN”。

zx@MYDB>drop index idx_uni_emp;

Index dropped.

zx@MYDB>create index idx_emp_1 on employee(employee_id);

Index created.

zx@MYDB>select * from employee where employee_id=100;

GEN EMPLOYEE_ID
--- -----------
F           100

Oracle里常见的执行计划

现在SQL的执行计划是对索引IDX_EMP_1的索引范围扫描，关键字是“INDEX RANGE SCAN”。

zx@MYDB>truncate table employee;

Table truncated.

zx@MYDB>begin
  2  for i in 1..10000 loop
  3  insert into employee select decode(mod(i,2),0,'M','F'),i from dual;
  4  end loop;
  5  end;
  6  /


PL/SQL procedure successfully completed.

zx@MYDB>zx@MYDB>commit;

Commit complete.

zx@MYDB>select gender,count(*) from employee group by gender;

GEN   COUNT(*)
--- ----------
M         5000
F         5000

zx@MYDB>exec dbms_stats.gather_table_stats(ownname=>USER,tabname=>'EMPLOYEE',estimate_percent=>100,cascade=>true,no_invalidate=>false,method_opt=>'FOR ALL COLUMNS SIZE 1');

PL/SQL procedure successfully completed.

zx@MYDB>set autotrace traceonly
zx@MYDB>select employee_id from employee;

10000 rows selected.

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2119105728

------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation         | Name     | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |          | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  TABLE ACCESS FULL| EMPLOYEE | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
------------------------------------------------------------------------------
...省略部分输出

明明可以扫描索引IDX_EMP_1得到结果，却选择了全表扫描，就算使用Hint强制让Oracle扫描索引IDX_EMP_1，结果却是Hint失效了。

zx@MYDB>select /* +index(employee idx_emp_1) */employee_id from employee;

10000 rows selected.


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2119105728

------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation         | Name     | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |          | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  TABLE ACCESS FULL| EMPLOYEE | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
------------------------------------------------------------------------------
...省略部分输出

出现这个现象的原因是Oracle无论如何总会保证目标SQL结果的正确性，可能会得到错误结果的执行路径Oracle是不会考虑的。对于索引IDX_EMP_1而言，它是一个单键值的B*Tree索引，所以NULL值不会存储在其中，那么一量EMPLOYEE_ID出现了NULL值(虽然这里实际上并没有NULL值)，则扫描索引的结果就是漏掉那些EMPLOYEE_ID为NULL值的记录，这也就意味着如果Oracle在执行上述SQL时选择了扫描IDX_EMP_1，那么执行结果就有可能是不准的。在这种情况下，Oracle当然不会考虑扫描索引，即使我们使用了Hint。

如果想让Oracle在执行上述SQL时扫描索引IDX_EMP_1，则必须将列EMPLOYEE_ID的属性修改为NOT NULL。这就相当于告诉Oracle，这里列EMPLOYEE_ID上不会有NULL值，你就放心地扫描索引IDX_EMP_1吧。

zx@MYDB>alter table employee modify employee_id not null;

Table altered.

zx@MYDB>select employee_id from employee;

10000 rows selected.


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3918702848

----------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation            | Name      | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
----------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT     |           | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  INDEX FAST FULL SCAN| IDX_EMP_1 | 10000 | 40000 |     7   (0)| 00:00:01 |
----------------------------------------------------------------------------------
...省略部分输出

从上面的输出可以看出，现在SQL的执行计划走的是对索引IDX_EMP_1的索引快速全扫描，对应的是“INDEX FAST FULL SCAN”。

现在加上强制走索引IDX_EMP_1的Hint，再次执行该SQL

zx@MYDB>select /*+index(employee idx_emp_1) */employee_id from employee;

10000 rows selected.


Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 438557521

------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation        | Name      | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT |           | 10000 | 40000 |    20   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  INDEX FULL SCAN | IDX_EMP_1 | 10000 | 40000 |    20   (0)| 00:00:01 |
------------------------------------------------------------------------------
...省略部分输出
可以看到现在SQL的执行计划走的是对索引IDX_EMP_1的索引快速全扫描INDEX FULL SCAN(如果是在11.2.0.4版本上执行上以SQL可以以看到还是INDEX FAST FULL SCAN)
zx@MYDB>drop index idx_emp_1;

Index dropped.

zx@MYDB>create index idx_emp_2 on employee(gender,employee_id);

Index created.

zx@MYDB>select * from employee where employee_id=101;

Oracle里常见的执行计划

从上面输出可以看出，SQL的执行计划走的是对索引IDX_EMP_2的索引跳跃式扫描，对应“INDEXSKIP SCAN”。

3、与表连接相关的执行计划

Oracle数据库里常见的与表连接相关的一些方法：排序合并连接、嵌套循环连接、哈希连接等以及反连接和半连接

zx@MYDB>create table t1(col1 number,col2 varchar2(1));

Table created.

zx@MYDB>create table t2(col2 varchar2(1),col3 varchar2(2));

Table created.

zx@MYDB>insert into t1 values(1,'A');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t1 values(2,'B');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t1 values(3,'C');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t1 values(4,'D');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t1 values(5,'E');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t2 values('A','A2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t2 values('B','B2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t2 values('D','D2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into t2 values('E','E2');

1 row created.

zx@MYDB>
zx@MYDB>commit;

Commit complete.

zx@MYDB>select * from t1;

      COL1 COL
---------- ---
         1 A
         2 B
         3 C
         4 D
         5 E

zx@MYDB>select * from t2;

COL COL3
--- ------
A   A2
B   B2
D   D2
E   E2

zx@MYDB>select t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1,t2 where t1.col2=t2.col2;

      COL1 COL COL3
---------- --- ------
         1 A   A2
         2 B   B2
         4 D   D2
         5 E   E2

Oracle里常见的执行计划

从上面的输出可以看出，SQL的执行计划走的是对表T1和T2的哈希连接，连接条件是t1.col2=t2.col2，对应的关键字是“HASH JOIN”。

使用强制走排序合并连接的Hint后再次执行SQL

zx@MYDB>select /*+use_merge(t1,t2) */t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1,t2 where t1.col2=t2.col2;

      COL1 COL COL3
---------- --- ------
         1 A   A2
         2 B   B2
         4 D   D2
         5 E   E2

Oracle里常见的执行计划

从上面的输出可以看出现在SQL的执行计划走的是对表T1和T2的排序合并连接，对应的关键字是“MERGEJOIN”和“SORT JOIN”。

接着使用强制走嵌套循环连接的Hint后再次执行SQL

zx@MYDB>select /*+use_nl(t1,t2) */t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1,t2 where t1.col2=t2.col2;

      COL1 COL COL3
---------- --- ------
         1 A   A2
         2 B   B2
         4 D   D2
         5 E   E2

Oracle里常见的执行计划

从上面的输出可以看出现在SQL的执行计划走的是对表T1和T2的嵌套循环连接，对应的关键字是“NESTEDLOOPS”

嵌套循环连接的驱动表是可以变的，我们使用Hint将上述SQL的驱动表改为T1再将执行SQL

zx@MYDB>select /*+ ordered use_nl(t1,t2) */t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1,t2 where t1.col2=t2.col2;

      COL1 COL COL3
---------- --- ------
         1 A   A2
         2 B   B2
         4 D   D2
         5 E   E2

Oracle里常见的执行计划

从结果中可以看到，嵌套循环连接的驱动表确实已经变为T1

再看反连接的例子。首先将表T1和T2的连接列col2改为NOT NULL，以便能走出我们想要的反连接的执行计划

zx@MYDB>alter table t1 modify col2 not null;

Table altered.

zx@MYDB>alter table t2 modify col2 not null;

Table altered.

zx@MYDB>select * from t1 where col2 not in (select col2 from t2 where col3='A2');

      COL1 COL
---------- ---
         5 E
         4 D
         2 B
         3 C

Oracle里常见的执行计划

从输出内容上可以看出，SQL的执行计划走的是对表T1和T2的哈希反连接，反连接在执行计划中对应的关键字是“ANTI”，哈希反连接对应的就是“HASH JOIN ANTI”。

反连接的具体连接方法是可变的，这里使用Hint将SQL的反连接改为排序合并反连接

zx@MYDB>select * from t1 where col2 not in (select /*+ MERGE_AJ */ col2 from t2 where col3='A2');

      COL1 COL
---------- ---
         2 B
         3 C
         4 D
         5 E

Oracle里常见的执行计划

从输出内容可以看出，SQL的执行计划走的是对表T1和T2的排序合并反连接，对应的关键字是“MERGE JOIN ANTI”。

再使用Hint将SQL的反连接方法改为嵌套循环反连接

zx@MYDB>select * from t1 where col2 not in (select /*+ NL_AJ */ col2 from t2 where col3='A2');

      COL1 COL
---------- ---
         2 B
         3 C
         4 D
         5 E

Oracle里常见的执行计划

再看半连接的例子。

zx@MYDB>insert into t2 values('E','E3');

1 row created.

zx@MYDB>commit;

Commit complete.

zx@MYDB>select * from t1 where exists(select * from t2 where t1.col2=t2.col2 and col3>'D2');

      COL1 COL
---------- ---
         5 E

Oracle里常见的执行计划

从输出可以看出，SQL的执行计划走的是对表T1和T2的哈希半连接，半连接在执行计划中对应的关键字是“SEMI”，哈希半连接在执行计划中对应的关键字是“HASH JOIN SEMI”。

半连接的具体连接方法是可变的，使用Hint将SQL的半连接方法改为排序合并半连接：

zx@MYDB>select * from t1 where exists(select /*+ MERGE_SJ */* from t2 where t1.col2=t2.col2 and col3>'D2');

      COL1 COL
---------- ---
         5 E

Oracle里常见的执行计划

从输出内容可以看出，SQL的执行计划走的是对表T1和T2的排序合并半连接，对应的关键字是“MERGE JOIN SEMI”。

再使用Hint把SQL的半连接方法改为嵌套循环半连接：

zx@MYDB>select * from t1 where exists(select /*+ NL_SJ */* from t2 where t1.col2=t2.col2 and col3>'D2');

      COL1 COL
---------- ---
         5 E

Oracle里常见的执行计划

从输出内容可以看出，SQL的执行计划走的是对表T1和T2的嵌套循环半连接，对应的关键字是“NESTED LOOPS SEMI”

4、关于位图索引相关的执行计划

Oracle数据库里常见的与位图索引访问相关的方法包括如下这些类型：位图索引单键值扫描、位图索引范围扫描、位图索引全扫描、位图索引快速全扫描、位图按位与、位图按位或、位图按位减等。

Oracle在使用完位图索引后通常会将最后的位图运算结果转化为ROWID，这一步转换过程对应的执行计划中的“BITMAP CONVERSION TO ROWIDS”。

zx@MYDB>create table customer
  2  (
  3  customer# number,
  4  marital_status varchar2(10),
  5  region varchar2(10),
  6  gender varchar2(10),
  7  income_level varchar2(10)
  8  );

Table created.

zx@MYDB>insert into customer values(101,'single','east','male','bracket_1');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(102,'married','central','female','bracket_4');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(103,'married','west','female','bracket_2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(104,'divorced','west','male','bracket_4');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(105,'single','central','female','bracket_2');

1 row created.

zx@MYDB>insert into customer values(106,'married','central','female','bracket_3');

1 row created.

zx@MYDB>commit;

Commit complete.

zx@MYDB>create bitmap index idx_b_region on customer(region);

Index created.

zx@MYDB>create bitmap index idx_b_maritalstatus on customer(marital_status);

Index created.

zx@MYDB>exec dbms_stats.gather_table_stats(ownname=>USER,tabname=>'CUSTOMER',estimate_percent=>100,cascade=>true);

PL/SQL procedure successfully completed.

zx@MYDB>select /*+ index(customer idx_b_region) */ customer# from customer where region='east';

 CUSTOMER#
----------
       101

Oracle里常见的执行计划从上面的输出内容可以看出，SQL的执行计划走的是对位图索引IDX_B_REGION的位图索引单键值扫描，对就的关键字是“BITMAP INDEX SINGLE VALUE”。

把SQL改写为范围查询后再次执行

zx@MYDB>select /*+index(customer idx_b_region) */ customer# from customer where region between 'east' and 'west';

 CUSTOMER#
----------
       101
       103
       104

Oracle里常见的执行计划从输出内容可以看出SQL走的执行计划是对位图索引IDX_B_REGION的位图索引范围扫描，对应的关键字是“BITMAP INDEX RANGE SCAN”。

去掉where条件，并且只查询位图索引IDX_B_REGION的索引键值列：

zx@MYDB>select region from customer;

REGION
------------------------------
central
central
central
east
west
west

Oracle里常见的执行计划从输出可以看出SQL走的执行计划是对位图索引IDX_B_REGION的位图索引快速全扫描，对应的关键字是“BIT INDEX FAST FULL SCAN”。

执行如下SQL：

zx@MYDB>select count(*) from customer where marital_status='married' and region in ('central','west');

  COUNT(*)
----------
         3

Oracle里常见的执行计划

从输出内容可以看出SQL走的执行计划中，用到了位图按位与操作，对应的关键字是“BITMAP AND”和位图按位或操作，对应的关键字是“BITMAP OR”。

再构造位图按位减的执行计划，SQL如下：

zx@MYDB>select /*+index(customer idx_b_maritalstatus) index(customer idx_b_region) */ customer# from customer where marital_status='married' and region!='central';

 CUSTOMER#
----------
       103

Oracle里常见的执行计划从输出的执行计划中，位图按位减的执行计划对应的关键字是“BITMAP MINUX”。

 

 

参考《基于Oracle的SQL优化》


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