使用 Bulk Collect提高Oracle查詢效率

Oracle8i中首次引入了Bulk
Collect特性，該特性可以讓我們在PL/SQL中能使用批查詢，批查詢在某些情況下能顯著提高查詢效率。現在，我們對該特性進行一些簡單的測試和分
析。

1． 首先，我們建立一個表，並插入100000條記錄

在SQL/Plus中執行下列指令碼：

drop table empl_tbl
/
create table empl_tbl(last_name varchar2(20),
first_name varchar2(10),
salary number(10))
/

begin
for i in 3000..102999 loop
insert into empl_tbl(last_name,first_name,salary)
values('carl'||(i-3000),'wu'||(103000-i),i);
end loop;
end;
/
commit
/
select count(*) from empl_tbl;
/

2． 使用三種方法計算表中某一欄位含有多少個不重複值

2.1 使用常規的Distinct來實現

SQL> select count(distinct last_name) "Distinct Last Name" from
empl_tbl;

Distinct Last Name
------------------
            100000
 
Executed in 0.36 seconds

我們可以看到，常規方法需要0.36秒查出該表中有100000個不重複的Last_name值。

2.2 使用遊標來實現

我們執行下面語句來統計Last_name欄位的不重複值個數：

declare
  all_rows number(10);
  temp_last_name empl_tbl.last_name%type;
begin
  all_rows:=0;
  temp_last_name:=' ';
  for cur in (select last_name from empl_tbl order by last_name)
loop

     
      if cur.last_name!=temp_last_name then
       all_rows:=all_rows+1;
      end if;
      temp_last_name:=cur.last_name;
     
  end loop;
  dbms_output.put_line('all_rows are '||all_rows);
end;

請注意上面代碼中的黑體部分使用了一個For Loop遊標，為了提高程式可讀性，我們沒有顯示定義遊標變數。

執行結果：
all_rows are 100000
PL/SQL procedure successfully completed
Executed in 1.402 seconds

遊標需要1.4秒才能查出該表中有100000個不重複的Last_name值，所耗時間是Distinct查詢的3倍多。

2.3 使用Bulk Collect批查詢來實現

範例程式碼如下：
declare
  all_rows number(10);
  --首先，定義一個Index-by表資料類型
  type last_name_tab is table of empl_tbl.last_name%type index by
binary_integer;
  last_name_arr last_name_tab;
  --定義一個Index-by表集合變數
  temp_last_name empl_tbl.last_name%type;
 
begin
  all_rows:=0;
  temp_last_name:=' ';
  --使用Bulk Collect批查詢來充填集合變數
  select last_name bulk collect into last_name_arr from empl_tbl;
 
  for i in 1..last_name_arr.count loop
      if temp_last_name!=last_name_arr(i) then
       all_rows:=all_rows+1;
      end if;
      temp_last_name:=last_name_arr(i);
  end loop;
 dbms_output.put_line('all_rows are '||all_rows);
end;

請注意上面代碼中，我們首先定義了一個Index-by表資料類型last_name_tab，然後定義了一個該集合資料類型的變數
last_name_arr，最後我們使用Bulk Collect批查詢來充填last_name_arr，請注意它的使用文法。

執行結果：
all_rows are 100000
PL/SQL procedure successfully completed
Executed in 0.28 seconds
從上面執行結果，我們可以看到，Bulk
Collect批查詢只需要0.28秒就能查出該表中有100000個不重複的Last_name值，所耗時間只有遊標查詢的1/5，同時它比
Distinct常規查詢的速度也要快。

3． 測試結果分析

為什麼會出現上面的結果呢？我們可以使用Oracle的SQL_Trace來分析一下結果。在SQL命令列中，使用alter
session set
sql_trace=true語句開啟Oracle的Trace，然後在命令列中執行上面三種查詢並使用TKPROF工具產生Trace報告。

3.1
常規Distinct查詢結果分
析********************************************************************************select
count(distinct last_name)
from
 empl_tbl

call     count       cpu    elapsed       disk      query   
current        rows
------- ------  -------- ---------- ---------- ---------- ---------- 
----------
Parse        1      0.00       0.00          0          0         
0           0
Execute      1      0.00       0.00          0          0         
0           0
Fetch        1      0.28       0.32        198        425         
4           1
------- ------  -------- ---------- ---------- ---------- ---------- 
----------
total        3      0.28       0.32        198        425         
4           1

Misses in library cache during parse: 1
Optimizer goal: CHOOSE
Parsing user id: 62 

Rows     Row Source Operation
-------  ---------------------------------------------------
      1  SORT GROUP BY
 100000   TABLE ACCESS FULL EMPL_TBL

********************************************************************************
上述查詢首先對empl_tbl進行全表掃描，然後分組排序得出結果。SQL解析、執行的時間都可忽略不計，主要時間花在讀取資料上，因為當前SQL只是
一個查詢，沒有任何增、刪改操作。在資料讀取階段，需要從磁碟讀取198個Oracle資料區塊，一致性讀取（query，consistent
gets）資料區塊425塊。因為磁碟物理讀是非常耗時的，所以該查詢執行起來不是特別快。

3.2
遊標查詢效率分
析********************************************************************************
SELECT LAST_NAME
FROM
 EMPL_TBL ORDER BY LAST_NAME

call     count       cpu    elapsed       disk      query   
current        rows
------- ------  -------- ---------- ---------- ---------- ---------- 
----------
Parse        0      0.00       0.00          0          0         
0           0
Execute      1      0.00       0.00          0          0         
0           0
Fetch   100001      0.71       0.62        198        425         
4      100000
------- ------  -------- ---------- ---------- ---------- ---------- 
----------
total   100002      0.71       0.62        198        425         
4      100000

Misses in library cache during parse: 0
Optimizer goal: CHOOSE
Parsing user id: 62     (recursive depth:
1)********************************************************************************
該方法的主要耗時也是在資料讀取階段，雖然磁碟讀取資料區塊和一致性讀取資料區塊的數目同Distinct
SQL查詢相等，但是，因為該方法中的遊標要迴圈100001次，所以上面的SQL的讀取會發生100001次，總共讀出了100000行資料，這就是為
什麼使用遊標需要1.4秒的原因。下面我們看看使用Bulk Collect會發生什嗎？

3.3 Bulk
Collect的查詢效率分
析********************************************************************************
SELECT LAST_NAME
FROM
 EMPL_TBL

call     count       cpu    elapsed       disk      query   
current        rows
------- ------  -------- ---------- ---------- ---------- ---------- 
----------
Parse        0      0.00       0.00          0          0         
0           0
Execute      1      0.00       0.00          0          0         
0           0
Fetch        1      0.08       0.07          0        425         
0      100000
------- ------  -------- ---------- ---------- ---------- ---------- 
----------
total        2      0.08       0.07          0        425         
0      100000

Misses in library cache during parse: 0
Optimizer goal: CHOOSE
Parsing user id: 62     (recursive depth: 1)
********************************************************************************
雖然這種方法也要讀取100000行資料，但是讀取操作只發生了1次，並且Bulk
Collect語句將所需資料一次性讀入記憶體，所以該方法沒有從磁碟讀取資料區塊，所以這種方法比上述兩種方法都具有優勢，所以執行效率最高。

4． 結論

通過上面的測試和分析，我們可以看到Bulk
Collect批查詢在某種程度上可以提高查詢效率，它首先將所需資料讀入記憶體，然後再統計分析，這樣就可以提高查詢效率。但是，如果Oracle資料庫
的記憶體較小，Shared Pool Size不足以儲存Bulk Collect批查詢結果，那麼該方法需要將Bulk
Collect的集合結果儲存在磁碟上，在這種情況下，Bulk Collect方法的效率反而不如其他兩種方法，有興趣的讀者可以進一步測試。

另外，除了Bulk
Collect批查詢外，我們還可以使用FORALL語句來實現批插入、刪除和更新，這在大批量資料操作時可以顯著提高執行效率。