Explain进行查询及应用优化

　　Oracle RDBMS执行每一条SQL语句，都必须经过Oracle优化器的评估。所以，了解优化器是如何选择(搜索)路径以及索引是如何被使用的，对优化SQL语句有很大的帮助。本文具体讨论了一种用于优化应用的性能诊断工具：EXPlain的使用方法。
　　
　　介绍：
　　
　　应用的优化不仅需要知道应用作了什么，还必须知道应用是如何工作的以及使用何种数据库设计来支持，必须了解使用哪种类型的SQL语句，语句中表与视图的结构及与这些表相关的各类索引。另外，优化整个应用系统可能并不是必需的，了解应用的各个部分可以让我们了解哪些部分是需要优化的。我们将主要讨论使用Oracle RDBMS提供的性能优化工具进行SQL级的优化。
　　
　　Explain可以用来迅速方便地查出对于给定SQL语句中的查询数据是如何得到的即搜索路径(我们通常称为Access Path)。Access Path对性能会有非常大的影响。我们将会讨论各种Access Path和使用的优缺点。
　　
　　使用Explain
　　
　　使用Explain工具需要创建Explain_plan表，这必须先进入相关应用表、视图和索引的所有者的帐户内。Oracle的介质中包含有执行此项工作的SQL源程序，例如：
　　
　　ORA_RDBMS: XPLAINPL.SQL (VMS)
　　
　　$ORACLE_HOME/rdbms/admin/utlxplan.sql (UNIX)
　　
　　这个SQL程序应与catalog.sql在同一目录，这个程序会创建一个名为plan_table的表，表结构如下：
　　
　　Name Type
　　
　　STATEMEN_ID VARCHAR2(30)
　　
　　TIMESTAMP DATE
　　
　　REMARKS VARCHAR2(80)
　　
　　OPERATION VARCHAR2(30)
　　
　　OPTIONS VARCHAR2(30)
　　
　　Object_node VARCHAR2(128)
　　
　　Object_owner VARCHAR2(30)
　　
　　Object_name VARCHAR2(30)
　　
　　Object_instance NUMBER(38)
　　
　　Object_type VARCHAR2(30)
　　
　　Search_columns NUMBER(38)
　　
　　ID NUMBER(38)
　　
　　PARENT_ID NUMBER(38)
　　
　　POSITION NUMBER(38)
　　
　　OTHER LONG
　　
　　这里介绍一些我们将会讨论的column的主要概念。假如需要每一个column的具体介绍，请看explain.doc文件。
　　
　　STATEMENT_ID：为一条指定的SQL语句确定特定的执行计划名称。假如在EXPLAN PLAN语句中没有使用SET STATEMENT_ID，那么此值会被设为NULL。
　　
　　OPERATION：在计划的某一步骤执行的操作名称，例如：Filters，Index，Table，Marge Joins and Table等。
　　
　　OPTION：对OPERATION操作的补充，例如：对一个表的操作，OPERATION可能是TABLE ACCESS，但OPTION可能为by ROWID或FULL。
　　
　　Object_Owner：拥有此database Object的Schema名或Oracle帐户名。
　　
　　Object_name：Database Object名
　　
　　Object_type：类型，例如：表、视图、索引等等
　　
　　ID：指明某一步骤在执行计划中的位置。
　　
　　PARENT_ID：指明从某一操作中取得信息的前一个操作。通过对与ID和PARENT_ID使用Connect By操作，我们可以查询整个执行计划树。
　　
　　这个PLAN表一旦创建成功，用户就可在应用中使用EXPLAIN。使用语法如下：
　　
　　EXPLAIN PLAN [ SET STATEMENT_ID [=] < string literal > ]
　　
　　[ INTO < table_name > ]
　　
　　FOR < sql_statement >
　　
　　其中：
　　
　　STATEMENT_ID是一个唯一的字符串，把当前执行计划与存储在同一PLAN表中的其它执行计划区别开来。

　　
　　TABLE_NAME是plan表名，它结构如前所示，你可以任意设定这个名称。
　　
　　SQL_STATEMENT是真正的SQL语句。
　　
　　例如：
　　
　　EXPLAIN PLAN
　　
　　SET STATEMENT_ID=‘QUERY1’
　　
　　FOR
　　
　　SELECT
　　
　　FROM EMP
　　
　　WHERE DEPTNO=10;
　　
　　执行后将会得到以下信息：
　　
　　operation 50 sUCceeded
　　
　　注重，假如在Explain语句中忽略INTO句，则EXPLAIN会使用PLAN_TABLE作为表名，我们可以用查询plan table的方法来检查执行计划，如：
　　
　　SELECT OPERATION, OPTIONS, OBJECT_NAME, OBJECT_TYPE, ID, PARENT_ID
　　
　　FROM PLAN_TABLE
　　
　　WHERE STATEMENT_ID=‘QUERY1’
　　
　　ORDER BY ID;
　　
　　将会返回如下：
　　
　　OPERATION OPTION Object_name Object_type ID Parent_ID
　　
　　TABLE ACCESS FULL EMP TABLE 1 1
　　
　　1 row selected
　　
　　这意味在这个查询中将会使用全表扫描，假如在EMP表上没有创建索引，对EMP的所有查询都将使用全表扫描，但是假如在DEPTNO列上创建一个非唯一的索引：
　　
　　CREATE INDEX EMP_IDX ON EMP(DEPTNO);
　　
　　现在，假如我们重新解释查询：
　　
　　EXPLAIN PLAN
　　
　　SET STATEMENT_ID＝’QUERY2’
　　
　　FOR
　　
　　SELECT *
　　
　　FROM EMP
　　
　　WHERE DEPTNO=10;
　　
　　然后检查计划表：
　　
　　SELECT OPERATION， OPTIONS， OBJECT_NAME，OBJECT_TYPE，ID，PARENT_ID
　　
　　FROM PLAN_TABLE
　　
　　WHERE STATEMENT_ID=‘QUERY2’
　　
　　ORDER BY IB;
　　
　　将返回：
　　
　　OPERATION OPTION Object_name Object_type ID Parent_ID
　　
　　TABLE ACCESS BY RAWID EMP TABLE 1
　　
　　INDEX RANGE SCAN EMP_IDX NON_UNIQUE 2 1
　　
　　2 row selected
　　
　　这样，我们可以看到索引EMP_IDX被用于得到所有DEPTNO等于10的行，然后根据ROWID取得数据，索引存储了表中每行的ROWID，每当在索引中找到一行，就会根据ROWID去查询该行的其余部分。假如是对一个很大的表的操作，这样的搜索路径较前一种(全表扫描)会对减少磁盘 I / O 操作有明显的效果。但是，假如索引是“低选择性的”，那么一个全表扫描可能会更有效。
　　
　　考虑以下的查询及其执行计划：
　　
　　EXPLAIN PLAN
　　
　　SET STATEMENT_ID=‘QUERY3’
　　
　　FOR
　　
　　SELECT DEPTNO
　　
　　FROM EMP
　　
　　WHERE DEPTNO=10
　　
　　执行路径的计划是：
　　
　　OPERATION OPTION Object_name Object_type ID Parent_ID
　　
　　INDEX RANGE_SCAN EMP_IDX NON_UNIQUE 1
　　
　　以上的执行计划表示不需在table中取得数据，此查询只须使用索引。
　　
　　
　　
　　EXPLAIN搜索路径解释
　　
　　任何SQL语句的执行计划都遵循一些优化原则，这些原则在Oracle数据库治理员手册中有具体介绍。同时，这些原则也被列在文本100040.163中。这些原则都试图在从数据库取出数据时找出一条最佳搜索路径。一旦优化器评估过查询并确定了搜索路径，优化器就会创建一个执行计划树。我们可以使用SQL*Plus查询plan table从而看到执行计划树：
　　
　　COLUMN plan FORMAT a70
　　
　　select lpad (‘ ‘, 3*level) operation (‘ options ’) ‘ object_name ‘ ‘ object_type
　　
　　from plan_table
　　
　　connect by prior id=parent_id and statement_id=‘ & stmt_id’;
　　
　　例如下面这个查询
　　
　　SELECT ENAME
　　
　　FROM EMP
　　
　　WHERE DEPTNO=10
　　
　　ORDER BY ENAME;
　　
　　使用以上SQL语句检查plan table的结果是：
　　
　　SORT ( ORDER BY )
　　
　　TABLE ACCESS ( BY ROWID ) EMP
　　
　　INDEX ( RANGE SCAN ) EMP_IDX N0N_UNIQUE
　　
　　这个执行计划树表示在EMP_IDX索引上执行一个索引扫描，然后ENAME数据被按照ROWID从表中取了出来，最后这些数据被ORDER BY操作归类。
假如EMP表大的话，那么这个执行计划树的最后一步可能花较长的时间。
　　
　　假设我们解释如下查询：
　　
　　select deptno, ename
　　
　　from emp
　　
　　where deptno between 1 and 30
　　
　　order by deptno;
　　
　　那么执行树为：
　　
　　TABLE ACCESS ( BY ROWID) EMP
　　
　　INDEX (RANGE SCAN) EMP_IDX NON_UNIQUE
　　
　　请注重，虽然在查询时使用了order by，但在执行树中并未出现SORT (ORDER BY)。为什么呢？不使用SORT有二个原因：1) deptno列上已经建立了index，已作过sort；2)deptno被定义为not null(如：DEPTNO NOT NULL NUMBER)。
　　
　　假设下面这个普通的连接查询：
　　
　　SELECT *
　　
　　from emp. dept
　　
　　where emp.deptno=dept.deptno
　　
　　and sal >5000;
　　
　　执行树为：
　　
　　NESTED LOOPS ()
　　
　　TABLE ACCESS (FULL)DEPT
　　
　　TABLE ACCESS (BY ROWID)EMP
　　
　　INDEX (RANGE SCAN) EMP_IDX NON_UNIQUE
　　
　　NESTED LOOPS意味着在一个表(DEPT)上作了一个序列查询，同时在EMP表上的索引EMP_IDX中，每一个DEPTNO均作查找。这个查询被称为一个驱动表( driving table )。在这种情况下，驱动表是DEPT。在这种类型的连接中，驱动表是被列在后面的表。因为两个表有相同级别的搜索路径 (都在deptno列