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。

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>selectempno,ename,rowidfromempwhereename='SCott';

EMPNOENAMEROWID
----------------------------------------------------------
7788SCottAAAR3xAAEAAAACXAAH

scott@MYDB>selectempno,rowidfromempwhererowid='AAAR3xAAEAAAACXAAH';

EMPNOENAMEROWID
----------------------------------------------------------
7788SCottAAAR3xAAEAAAACXAAH

scott@MYDB>selectempno,rowidfromempwhereempno=7788;

EMPNOENAMEROWID
----------------------------------------------------------
7788SCottAAAR3xAAEAAAACXAAH

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>createtableemployee(gendervarchar2(1),employee_idnumber);

Tablecreated.

zx@MYDB>insertintoemployeevalues('F',99);

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintoemployeevalues('F',100);

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintoemployeevalues('M',101);

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintoemployeevalues('M',102);

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintoemployeevalues('M',103);

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintoemployeevalues('M',104);

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintoemployeevalues('M',105);

1rowcreated.

zx@MYDB>createuniqueindexidx_uni_emponemployee(employee_id);

Indexcreated.

zx@MYDB>select*fromemployeewhereemployee_id=100;

GENEMPLOYEE_ID
--------------
F100

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>dropindexidx_uni_emp;

Indexdropped.

zx@MYDB>createindexidx_emp_1onemployee(employee_id);

Indexcreated.

zx@MYDB>select*fromemployeewhereemployee_id=100;

GENEMPLOYEE_ID
--------------
F100

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>truncatetableemployee;

Tabletruncated.

zx@MYDB>begin
2foriin1..10000loop
3insertintoemployeeselectdecode(mod(i,2),'M','F'),ifromdual;
4endloop;
5end;
6/


PL/sqlproceduresuccessfullycompleted.

zx@MYDB>zx@MYDB>commit;

Commitcomplete.

zx@MYDB>selectgender,count(*)fromemployeegroupbygender;

GENCOUNT(*)
-------------
M5000
F5000

zx@MYDB>execdbms_stats.gather_table_stats(ownname=>USER,tabname=>'EMPLOYEE',estimate_percent=>100,cascade=>true,no_invalidate=>false,method_opt=>'FORALLCOLUMNSSIZE1');

PL/sqlproceduresuccessfullycompleted.

zx@MYDB>setautotracetraceonly
zx@MYDB>selectemployee_idfromemployee;

10000rowsselected.

ExecutionPlan
----------------------------------------------------------
Planhashvalue:2119105728

------------------------------------------------------------------------------
|Id|Operation|Name|Rows|Bytes|Cost(%cpu)|Time|
------------------------------------------------------------------------------
|0|SELECTSTATEMENT||10000|40000|7(0)|00:00:01|
|1|TABLEACCESSFULL|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(employeeidx_emp_1)*/employee_idfromemployee;

10000rowsselected.


ExecutionPlan
----------------------------------------------------------
Planhashvalue:2119105728

------------------------------------------------------------------------------
|Id|Operation|Name|Rows|Bytes|Cost(%cpu)|Time|
------------------------------------------------------------------------------
|0|SELECTSTATEMENT||10000|40000|7(0)|00:00:01|
|1|TABLEACCESSFULL|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>altertableemployeemodifyemployee_idnotnull;

Tablealtered.

zx@MYDB>selectemployee_idfromemployee;

10000rowsselected.


ExecutionPlan
----------------------------------------------------------
Planhashvalue:3918702848

----------------------------------------------------------------------------------
|Id|Operation|Name|Rows|Bytes|Cost(%cpu)|Time|
----------------------------------------------------------------------------------
|0|SELECTSTATEMENT||10000|40000|7(0)|00:00:01|
|1|INDEXFASTFULLSCAN|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(employeeidx_emp_1)*/employee_idfromemployee;

10000rowsselected.


ExecutionPlan
----------------------------------------------------------
Planhashvalue:438557521

------------------------------------------------------------------------------
|Id|Operation|Name|Rows|Bytes|Cost(%cpu)|Time|
------------------------------------------------------------------------------
|0|SELECTSTATEMENT||10000|40000|20(0)|00:00:01|
|1|INDEXFULLSCAN|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>dropindexidx_emp_1;

Indexdropped.

zx@MYDB>createindexidx_emp_2onemployee(gender,employee_id);

Indexcreated.

zx@MYDB>select*fromemployeewhereemployee_id=101;

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>createtablet1(col1number,col2varchar2(1));

Tablecreated.

zx@MYDB>createtablet2(col2varchar2(1),col3varchar2(2));

Tablecreated.

zx@MYDB>insertintot1values(1,'A');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintot1values(2,'B');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintot1values(3,'C');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintot1values(4,'D');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintot1values(5,'E');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintot2values('A','A2');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintot2values('B','B2');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintot2values('D','D2');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintot2values('E','E2');

1rowcreated.

zx@MYDB>
zx@MYDB>commit;

Commitcomplete.

zx@MYDB>select*fromt1;

COL1COL
-------------
1A
2B
3C
4D
5E

zx@MYDB>select*fromt2;

COLCOL3
---------
AA2
BB2
DD2
EE2

zx@MYDB>selectt1.col1,t1.col2,t2.col3fromt1,t2wheret1.col2=t2.col2;

COL1COLCOL3
-------------------
1AA2
2BB2
4DD2
5EE2

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,t2wheret1.col2=t2.col2;

COL1COLCOL3
-------------------
1AA2
2BB2
4DD2
5EE2

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,t2wheret1.col2=t2.col2;

COL1COLCOL3
-------------------
1AA2
2BB2
4DD2
5EE2

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/*+ordereduse_nl(t1,t2wheret1.col2=t2.col2;

COL1COLCOL3
-------------------
1AA2
2BB2
4DD2
5EE2

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>altertablet1modifycol2notnull;

Tablealtered.

zx@MYDB>altertablet2modifycol2notnull;

Tablealtered.

zx@MYDB>select*fromt1wherecol2notin(selectcol2fromt2wherecol3='A2');

COL1COL
-------------
5E
4D
2B
3C

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*fromt1wherecol2notin(select/*+MERGE_AJ*/col2fromt2wherecol3='A2');

COL1COL
-------------
2B
3C
4D
5E

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*fromt1wherecol2notin(select/*+NL_AJ*/col2fromt2wherecol3='A2');

COL1COL
-------------
2B
3C
4D
5E

再看半连接的例子。

zx@MYDB>insertintot2values('E','E3');

1rowcreated.

zx@MYDB>commit;

Commitcomplete.

zx@MYDB>select*fromt1whereexists(select*fromt2wheret1.col2=t2.col2andcol3>'D2');

COL1COL
-------------
5E

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*fromt1whereexists(select/*+MERGE_SJ*/*fromt2wheret1.col2=t2.col2andcol3>'D2');

COL1COL
-------------
5E

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*fromt1whereexists(select/*+NL_SJ*/*fromt2wheret1.col2=t2.col2andcol3>'D2');

COL1COL
-------------
5E

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>createtablecustomer
2(
3customer#number,4marital_statusvarchar2(10),5regionvarchar2(10),6gendervarchar2(10),7income_levelvarchar2(10)
8);

Tablecreated.

zx@MYDB>insertintocustomervalues(101,'single','east','male','bracket_1');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintocustomervalues(102,'married','central','female','bracket_4');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintocustomervalues(103,'west','bracket_2');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintocustomervalues(104,'divorced','bracket_4');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintocustomervalues(105,'bracket_2');

1rowcreated.

zx@MYDB>insertintocustomervalues(106,'bracket_3');

1rowcreated.

zx@MYDB>commit;

Commitcomplete.

zx@MYDB>createbitmapindexidx_b_regiononcustomer(region);

Indexcreated.

zx@MYDB>createbitmapindexidx_b_maritalstatusoncustomer(marital_status);

Indexcreated.

zx@MYDB>execdbms_stats.gather_table_stats(ownname=>USER,tabname=>'CUSTOMER',cascade=>true);

PL/sqlproceduresuccessfullycompleted.

zx@MYDB>select/*+index(customeridx_b_region)*/customer#fromcustomerwhereregion='east';

CUSTOMER#
----------
101

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(customeridx_b_region)*/customer#fromcustomerwhereregionbetween'east'and'west';

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

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>selectregionfromcustomer;

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

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>selectcount(*)fromcustomerwheremarital_status='married'andregionin('central','west');

COUNT(*)
----------
3

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(customeridx_b_maritalstatus)index(customeridx_b_region)*/customer#fromcustomerwheremarital_status='married'andregion!='central';

CUSTOMER#
----------
103

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》

Oracle里常见的执行计划

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