一．編寫初衷描述

在應有系統開發初期，由於資料庫資料較少，對於sql語句各種寫法的編寫體現不出sql的效能優劣，隨著資料的不斷增加，出現海量資料，劣質sql與優質sql在執行效率甚至存在百倍差距，可見sql優化的重要性

二．Sql語句效能優化

2.1 認識Oracle的執行過程

2.2 Oracle優化法則---漏斗法則

2.3 Oracle 執行計劃

2.3.1 什麼是Oracle執行計劃

執行計劃是一條查詢語句在Oracle中執行過程或者訪問路徑的描述.

2.3.2 檢視Oracle執行計劃

1.執行計劃常用的列欄位解釋

基數：返回的結果集行數

位元組：執行該步驟後返回的位元組數

耗費(cust),CPU耗費：Oracle估計的該步驟的執行成本，用於說明SQL執行的代價，理論上越小越好.

2.3.3 看懂Oracle執行計劃

2.3.3.1執行順序

根據縮排來判斷，縮排最多的最先執行(縮排相同時，最上面的最先執行)

2.4 表的訪問方式

• TABLE ACCESS FULL(全表掃描)
• TABLE ACCESS BY ROWID(通過rowid的表存取)
• TABLE ACCESS BY INDEX SCAN(索引掃描)

2.4.1 ABLE ACCESS FULL(全表掃描)

Oracle會讀取表中的所有行，並檢查是否滿足where語句中條件；

使用建議：資料量太大的表不建議全表掃描

2.4.2 TABLE ACCESS BY ROWID(通過ROWID的表存取)

ROWID的解釋：oracle會自動加在表的每一行的最後一列偽列，表中並不會物理儲存ROWID的值，一旦一行資料插入後，則其對應的ROWID在該行的生命週期內是唯一的，即使發生行遷移，該行的ROWID值也不變。

2.4.3 TABLE ACCESS BY INDEX SCAN(索引掃描)

在索引塊中即儲存每個索引的鍵值，也儲存具有該鍵值所對的ROWID.

索引的掃描分兩步：首先是找到索引所對的ROWID，其次通過ROWID讀取改行資料

索引掃描又分五種：

• INDEX UNIQUE SCAN（索引唯一掃描）
• INDEX RANGE SCAN（索引範圍掃描）
• INDEX FULL SCAN（索引全掃描）
• INDEX FAST FULL SCAN（索引快速掃描）
• INDEX SKIP SCAN（索引跳躍掃描）

(a).INDEX UNIQUE SCAN（索引唯一掃描）：

針對唯一性索引（UNIQUE INDEX）的掃描，每次至多隻返回一條記錄,主要針對該欄位為主鍵或者唯一；

(b). INDEX RANGE SCAN（索引範圍掃描）

使用一個索引存取多行資料；

發生索引範圍掃描的三種情況：

• 在唯一索引列上使用了範圍操作符（如：>   <   <>   >=   <=   between）
• 在組合索引上，只使用部分列進行查詢（查詢時必須包含前導列，否則會走全表掃描）
• 對非唯一索引列上進行的任何查詢

(c). INDEX FULL SCAN（索引全掃描）

• 進行全索引掃描時，查詢出的資料都必須從索引中可以直接得到

(d). INDEX FAST FULL SCAN（索引快速掃描）

• 掃描索引中的所有的資料塊，與 INDEX FULL SCAN 類似，但是一個顯著的區別是它不對查詢出的資料進行排序（即資料不是以排序順序被返回）

(e). INDEX SKIP SCAN（索引跳躍掃描）：

Oracle 9i後提供，有時候複合索引的前導列（索引包含的第一列）沒有在查詢語句中出現，oralce也會使用該複合索引，這時候就使用的INDEX SKIP SCAN;

當Oracle發現前導列的唯一值個數很少時，會將每個唯一值都作為常規掃描的入口，在此基礎上做一次查詢，最後合併這些查詢；

例如：

假設表emp有ename（僱員名稱）、job（職位名）、sex（性別）三個欄位，並且建立了如 create index idx_emp on emp (sex, ename, job) 的複合索引；

因為性別只有 '男' 和 '女' 兩個值，所以為了提高索引的利用率，Oracle可將這個複合索引拆成 ('男', ename, job)，('女', ename, job) 這兩個複合索引；

當查詢 select * from emp where job = 'Programmer' 時，該查詢發出後：

Oracle先進入sex為'男'的入口，這時候使用到了 ('男', ename, job) 這條複合索引，查詢 job = 'Programmer' 的條目；

再進入sex為'女'的入口，這時候使用到了 ('女', ename, job) 這條複合索引，查詢 job = 'Programmer' 的條目；

最後合併查詢到的來自兩個入口的結果集。

2.5 Sql語句的處理過程

1.在共享池中查詢SQL語句

2.檢查語法

3.檢查語義和相關的許可權

4.合併(MERGE)檢視定義和子查詢

5.確定執行計劃

繫結(BIND)：

1.在語句中查詢繫結變數

2.賦值(或重新賦值

執行(EXECUTE)：

1.應用執行計劃

2.執行必要的I/O和排序操作

提取(FETCH)：

1.從查詢結果中返回記錄

2.必要時進行排序

3.使用ARRAY FETCH機制

共享遊標：好處

1.減少解析

2.動態記憶體調整

3.提高記憶體使用率

2.5.1 Sql共享原理

Oracle將執行過程中的sql語句放在記憶體的共享池中，可以被所有的資料庫使用者共享到，當執行一條sql語句時，如果它和之前的sql執行語句完全相同時，oracle會快速獲取被解析的語句以及最好的執行路勁。

這塊系統屬於全域性的區域，但是oracle只對簡單的表提供快取記憶體，如果是多表的連線查詢，資料庫管理員必須在啟動引數檔案中為該區域設定合適的引數，增加共享的可能性。

2.5.2 Sql共享的條件(注意事項)

1.執行語句必須與共享池語句完全一樣，包括(大小寫，空格，換行等).

2.兩條語句所指的物件必須完全相同。

3.兩個SQL語句繫結變數的名字必須相同。

例子：字元級的比較

SELECT * FROM UR_USER_INFO

Select * from ur_user_info

例子：相同的繫結變數名

select pay_fee,pay_method from bal_payment_info where pay_sn= : pay_sn;

select pay_fee,pay_method from bal_payment_info where pay_sn= : pay_no;

繫結變數不一樣，不能共享。

2.5.3共享sql區域

2.5.4 Sql解析與共享sql語句

當一個Oracle例項接收一條sql後

1、Create a Cursor 建立遊標

2、Parse the Statement 分析語句

3、Describe Results of a Query 描述查詢的結果集

4、Define Output of a Query 定義查詢的輸出資料

5、Bind Any Variables 繫結變數

6、Parallelize the Statement 並行執行語句

7、Run the Statement 執行語句

8、Fetch Rows of a Query 取查詢出來的行

9、Close the Cursor 關閉遊標

2.6 繫結變數

2.6.1 重編譯問題

例如：

select  *from ur_user_info where contract_no = 32013484095139

下面這個語句每執行一次就需要在SHARE POOL 硬解析一

次，一百萬使用者就是一百萬次，消耗CPU和記憶體，如果業務

量大，很可能導致宕庫……

如果繫結變數，則只需要硬解析一次，重複呼叫即可

2.6.2 繫結變數解決重編譯問題

例如：

select  *from ur_user_info where contract_no = 32013484095139

select  *from ur_user_info where contract_no = 12013481213149

使用繫結變數

select  *from ur_user_info where contract_no =：contract_no

2.6.3 繫結變數注意事項

a、不要使用資料庫級的變數繫結引數cursor_sharing來強

制繫結，無論其值為 force 還是similar

b、有些帶> < 的語句繫結變數後可能導致優化器無法正確

使用索引

2.5 SQL優化遵循的原則及注意事項

• 目標：

(1).SQL優化的一般性原則設計方面：

• 設計方面：

(1).儘量依賴oracle的優化器，併為其提供條件；

(2).合適的索引，索引的雙重效應，列的選擇性；

• 編碼方面：

(1).利用索引，避免大表FULL TABLE SCAN；

(2).合理使用臨時表；

(3).避免寫過於複雜的sql，不一定非要一個sql解決問題；

(4).在不影響業務的前提下減小事務的粒度；

2.5.1 IS NULL 與IS NOT NULL

任何sql語句只要在where語句後面新增is null或者is not null，那麼oracl優化器將不再使用索引。

2.5.2 使用帶萬用字元（%）的語句

列舉兩個例子說明該問題：

查詢ur_user_info表中phone_no帶10的服務號碼

例子1：Select *from ur_user_info where phone_no like ‘%10%’；

例子2：Select *from ur_user_info where phone_no like ‘10%’；

由於例1中萬用字元（%）在搜尋詞首出現，所以oracle系統不使用phone_no的索引，萬用字元會降低查詢的效率，但當萬用字元不再首出現，又能使用索引，如例2所示。

三．ORACLE語句優化規則

3.1 選擇最有效的表名順序

例如：TAB1 1000條記錄， TAB2 1條記錄

選擇記錄最少的作為基表

Select count(*) from tab1,tab2;

如果有3個或者3個以上的表則選擇交叉表作為基表

3.2 where字句中的連線順序

oracle的解析按照從上而下解析，因此表之間的連線必須寫在where條件之前：

例如：

低效率：

select .. from

             emp e

             where sal > 50000 and job = 'manager'

             and 25 < (select count(*) from emp where mgr=e.empno);

高效率：

select .. from

emp e

where 25 < (select count(*) from emp where mgr=e.empno)

             and sal > 50000

             and job = 'manager';

3.3 萬用字元’*’的使用

Sql在執行帶萬用字元的語句時，如果‘%’在首位，那麼在欄位上建立的主鍵或者索引將會失效！

應該避免類似語句的出現

Select name from user_info where name=’%A’;

3.4 使用truncate代替delete

當刪除表時，使用delete執行操作，回滾端用來存放可恢復的資訊，當沒有提交事務的時候，執行回滾事務，資料會恢復到執行delete操作之前，而當用truncate是，回滾端則不會存放可恢復的資訊，減少資源的呼叫。

3.5 用where字句替換HAVING字句

避免使用 HAVING 子句, HAVING 只會在檢索出所有記錄之後才對結果集進行過濾. 這個處理需要排序,總計等操作. 如果能通過 WHERE 子句限制記錄的數目,那就能減少這方面的開銷.

3.6 減少對錶的查詢

低效：

Select tab_name from tables where tab_name = ( select

tab_name from tab_columns where version = 604) and db_ver=

( select db_ver from tab_columns where version = 604)

高效：

select tab_name from tables where (tab_name,db_ver) =

( select tab_name,db_ver) from tab_columns where version =604)

3.7 用in代替or

低效:

Select.. from location where loc_id = 10 or loc_id = 20 or loc_id = 30

高效:

Select..from location where loc_in in (10,20,30);

3.8 刪除重複資料

最高效的刪除重複記錄的方法

Delete from ur_user_info a

     Where a.rowid>(select min(b.rowid)

              From ur_user_info b

         Where b. uid=a. uid);

3.9 避免使用耗費資源的操作

帶有DISTINCT,UNION,MINUS,INTERSECT,ORDER BY的SQL語句會啟動SQL引擎執行耗費資源的排序(SORT)功能. DISTINCT需要一次排序操作, 而其他的至少需要執行兩次排序.

例如,一個UNION查詢,其中每個查詢都帶有GROUP BY子句, GROUP BY會觸發嵌入排序(NESTED SORT) ; 這樣, 每個查詢需要執行一次排序, 然後在執行UNION時, 又一個唯一排序(SORT UNIQUE)操作被執行而且它只能在前面的嵌入排序結束後才能開始執行. 嵌入的排序的深度會大大影響查詢的效率.

3.10 自動選擇索引

如果表中有兩個以上（包括兩個）索引，其中有一個唯一性索引，而其他是非唯一性．在這種情況下，ORACLE將使用唯一性索引而完全忽略非唯一性索引．

舉例:

select ename from emp where empno = 2326  and deptno  = 20 ;這裡，只有empno上的索引是唯一性的，所以empno索引將用來檢索記錄．

table access by rowid on emp index unique scan on emp_no_idx；

3.11 至少要包含組合索引的第一列

如果索引是建立在多個列上, 只有在它的第一個列(leading column)被where子句引用時,優化器才會選擇使用該索引. 當僅引用索引的第二個列時,優化器使用了全表掃描而忽略了索引。

3.12 避免在索引列上使用函式

低效：

select ..

from dept

where sal * 12 > 25000;

高效:

select ..

from dept

where sal  > 25000/12;

3.13 避免出現索引列自動轉換

當比較不同資料型別的資料時, ORACLE自動對列進行簡單的型別轉換.

假設EMP_TYPE是一個字元型別的索引列.

select user_no,user_name,address

from user_files

where user_no = 109204421

這個語句被ORACLE轉換為:

select user_no,user_name,address

from user_files

where to_number(user_no) = 109204421因為內部發生的型別轉換, 這個索引將不會被用到!

3.14 避免出現索引列自動轉換

如用 :

where a.order_no = b.order_no

不用 :

where to_number (substr(a.order_no, instr(b.order_no, '.') - 1)

= to_number (substr(a.order_no, instr(b.order_no, '.') - 1)

3.15 使用DECODE來減少處理時間

例如:

select count(*) sum(sal)

   from emp

  where dept_no = 0020

and ename like 'smith%';

 select count(*) sum(sal)

   from emp

  where dept_no = 0030

    and ename like 'smith%';

你可以用DECODE函式高效地得到相同結果

select count(decode(dept_no, 0020, 'x', null)) d0020_count,

       count(decode(dept_no, 0030, 'x', null)) d0030_count,

       sum(decode(dept_no, 0020, sal, null)) d0020_sal,

       sum(decode(dept_no, 0030, sal, null)) d0030_sal

  from emp

 where ename like 'smith%';

3.16 減少對錶的查詢

 低效

 select tab_name

          from tables

          where tab_name = ( select tab_name

                                from tab_columns

                                where version = 604)

          and db_ver= ( select db_ver

                           from tab_columns

                           where version = 604)

   高效

 select tab_name

          from tables

          where  (tab_name,db_ver)

        = ( select tab_name,db_ver)

                   from tab_columns

                   where version = 604)  

3.17  Order by語句

(a).ORDER BY語句決定了Oracle如何將返回的查詢結果排序。Order by語句對要排序的列沒有什麼特別的限制，也可以將函式加入列中（象聯接或者附加等）。任何在Order by語句的非索引項或者有計算表示式都將降低查詢速度。

(b). order by語句以找出非索引項或者表示式，它們會降低效能。解決這個問題的辦法就是重寫order by語句以使用索引，也可以為所使用的列建立另外一個索引，同時應絕對避免在order by子句中使用表示式。

3.18 用索引提高效率

索引是表的一個概念部分,用來提高檢索資料的效率，ORACLE使用了一個複雜的自平衡B-tree結構. 通常,通過索引查詢資料比全表掃描要快. 當ORACLE找出執行查詢和Update語句的最佳路徑時, ORACLE優化器將使用索引. 同樣在聯結多個表時使用索引也可以提高效率. 另一個使用索引的好處是,它提供了主鍵(primary key)的唯一性驗證。通常, 在大型表中使用索引特別有效. 當然,你也會發現, 在掃描小表時,使用索引同樣能提高效率. 雖然使用索引能得到查詢效率的提高,但是我們也必須注意到它的代價. 索引需要空間來儲存,也需要定期維護, 每當有記錄在表中增減或索引列被修改時, 索引本身也會被修改. 這意味著每條記錄的INSERT , DELETE , UPDATE將為此多付出4 , 5 次的磁碟I/O . 因為索引需要額外的儲存空間和處理,那些不必要的索引反而會使查詢反應時間變慢.。定期的重構索引是有必要的。

3.19 避免在索引列上使用計算

WHERE子句中，如果索引列是函式的一部分．優化器將不使用索引而使用全表掃描．

低效：

     SELECT … FROM  DEPT  WHERE SAL * 12 > 25000;

高效:

     SELECT … FROM DEPT WHERE SAL > 25000/12;

3.20 用>= 替代 >

如果DEPTNO上有一個索引。

  高效:

   SELECT *

   FROM EMP

   WHERE DEPTNO >=4

   低效:

   SELECT *

   FROM EMP

   WHERE DEPTNO >3

3.21 通過使用>=、<=等，避免使用NOT命令

例子：

select * from employee where salary <> 3000;

對這個查詢，可以改寫為不使用NOT：

select * from employee where salary<3000 or salary>3000;

雖然這兩種查詢的結果一樣，但是第二種查詢方案會比第一種查詢方案更快些。第二種查詢允許Oracle對salary列使用索引，而第一種查詢則不能使用索引。

3.22 字元型欄位的引號

比如有的表PHONE_NO欄位是CHAR型,而且建立有索引，

但在WHERE條件中忘記了加引號，就不會用到索引。

WHERE PHONE_NO=‘13920202022’

WHERE PHONE_NO=13920202022

四．優化總結

a.建立表的時候。應儘量建立主鍵，儘量根據實際需要調整資料表的PCTFREE和PCTUSED引數；大資料表刪除，用truncate table代替delete。

b. 合理使用索引，在OLTP應用中一張表的索引不要太多。資料重複量大的列不要建立二叉樹索引，可以採用點陣圖索引；組合索引的列順序儘量與查詢條件列順序保持一致；對於資料操作頻繁的表，索引需要定期重建，以減少失效的索引和碎片。

c.查詢儘量用確定的列名，少用*號。

select count(key)from tab where key> 0效能優於select count(*)from tab；

d. 儘量少巢狀子查詢，這種查詢會消耗大量的CPU資源；對於有比較多or運算的查詢，建議分成多個查詢，用union all聯結起來；多表查詢的查詢語句中，選擇最有效率的表名順序。Oracle解析器對錶解析從右到左，所以記錄少的表放在右邊。

e.儘量多用commit語句提交事務，可以及時釋放資源、解鎖、釋放日誌空間、減少管理花費；在頻繁的、效能要求比較高的資料操作中，儘量避免遠端訪問，如資料庫鏈等，訪問頻繁的表可以常駐記憶體：alter table．．．cache；

f.在Oracle中動態執行SQL，儘量用execute方式，不用dbms_sql包。

參考文獻

《Oracle SQL 語句優化》  2010 作者：Black_Snail

《基於Oracle的SQL優化典型案例分析》2013作者：dbsnake @dbsnake