為什麼Oracle資料庫不用索引來尋找資料？

當你運用SQL語言，向資料庫發布一條查詢語句時，ORACLE將伴隨產生一個“執行計畫”，也就是該語句將通過何種資料搜尋方案執行，是通過全表掃描、還是通過索引搜尋等其它方式。搜尋方案的選用與ORACLE的最佳化器息息相關。
　　SQL語句的執行步驟

　　一條SQL語句的處理過程要經過以下幾個步驟。

　　1 文法分析 分析語句的文法是否符合規範，衡量語句中各運算式的意義。

　　2 語義分析 檢查語句中涉及的所有資料庫物件是否存在，且使用者有相應的許可權。

　　3 視圖轉換 將涉及視圖的查詢語句轉換為相應的對基表查詢語句。

　　4 運算式轉換 將複雜的SQL運算式轉換為較簡單的等效串連運算式。

　　5 選擇最佳化器 不同的最佳化器一般產生不同的“執行計畫”

　　6 選擇串連方式 ORACLE有三種串連方式，對多表串連ORACLE可選擇適當的串連方式。

　　7 選擇串連順序 對多表串連ORACLE選擇哪一對錶先串連，選擇這兩表中哪個表做為來源資料表。

　　8 選擇資料的搜尋路徑 根據以上條件選擇合適的資料搜尋路徑，如是選用全表搜尋還是利用索引或是其他的方式。

　　9 運行“執行計畫”

　　ORACLE的最佳化器

　　ORACLE有兩種最佳化器：基於規則的最佳化器（RBO， Rule Based Optimizer），和基於代價的最佳化器（CBO， Cost Based Optimizer）。

　　RBO自ORACLE 6版以來被採用，有著一套嚴格的使用規則，只要你按照它去寫SQL語句，無論資料表中的內容怎樣，也不會影響到你的“執行計畫”，也就是說對資料不“敏感”，ORACLE公司已經不再發展這種技術了。

      CBO自ORACLE 7版被引入，ORACLE自7版以來採用的許多新技術都是基於CBO的，如星型串連排列查詢，雜湊串連查詢，和並行查詢等。CBO計算各種可能“執行計畫”的“代價”，即cost，從中選用cost最低的方案，作為實際運行方案。各“執行計畫”的cost的計算根據，依賴於資料表中資料的統計分布，ORACLE資料庫本身對該統計分布並不清楚，須要分析表和相關的索引，才能搜集到CBO所需的資料。

　　一般而言，CBO所選擇的“執行計畫”都不會比RBO的“執行計畫”差，而且相對而言，CBO對程式員的要求沒有RBO那麼苛刻，節省了程式員為了從多個可能的“執行計畫”中選擇一個最優的方案而花費的調試時間，但在某些場合下也會存在問題。

　　較典型的問題有：有時，表明明建有索引，但查詢過程顯然沒有用到相關的索引，導致查詢過程耗時漫長，佔用資源巨大，問題到底出在哪兒呢？按照以下順序尋找，基本上能發現原因所在。

　　尋找原因的步驟

　　首先，我們要確定資料庫運行在何種最佳化模式下，相應的參數是：optimizer_mode。可在svrmgrl中運行“show parameter optimizer_mode"來查看。ORACLE V7以來預設的設定應是"choose"，即如果對已分析的表查詢的話選擇CBO，否則選擇RBO。如果該參數設為“rule”，則不論表是否分析過，一概選用RBO，除非在語句中用hint強制。

　　其次，檢查被索引的列或複合式索引的首列是否出現在PL/SQL語句的WHERE子句中，這是“執行計畫”能用到相關索引的必要條件。

　　第三，看採用了哪種類型的串連方式。ORACLE的共有Sort Merge Join（SMJ）、Hash Join（HJ）和Nested Loop Join（NL）。在兩張表串連，且內表的目標列上建有索引時，只有Nested Loop才能有效地利用到該索引。SMJ即使相關列上建有索引，最多隻能因索引的存在，避免資料排序過程。HJ由於須做HASH運算，索引的存在對資料查詢速度幾乎沒有影響。

　　第四，看串連順序是否允許使用相關索引。假設表emp的deptno列上有索引，表dept的列deptno上無索引，WHERE語句有emp.deptno=dept.deptno條件。在做NL串連時，emp做為外表，先被訪問，由於串連機制原因，外表的資料訪問方式是全表掃描，emp.deptno上的索引顯然是用不上，最多在其上做索引全掃描或索引快速全掃描。

　　第五，是否用到系統資料字典表或視圖。由於系統資料字典表都未被分析過，可能導致極差的“執行計畫”。但是不要擅自對資料字典表做分析，否則可能導致死結，或系統效能下降。

      第六，索引列是否函數的參數。如是，索引在查詢時用不上。

　　第七，是否存在潛在的資料類型轉換。如將字元型資料與數值型資料比較，ORACLE會自動將字元型用to_number()函數進行轉換，從而導致第六種現象的發生。

　　第八，是否為表和相關的索引搜集足夠的統計資料。對資料經常有增、刪、改的表最好定期對錶和索引進行分析，可用SQL語句“analyze table xxxx compute statistics for all indexes;"。ORACLE掌握了充分反映實際的統計資料，才有可能做出正確的選擇。

　　第九，索引列的選擇性不高。

　　我們假設典型情況，有表emp，共有一百萬行資料，但其中的emp.deptno列，資料只有4種不同的值，如10、20、30、40。雖然emp資料行有很多，ORACLE預設認定表中列的值是在所有資料行均勻分布的，也就是說每種deptno值各有25萬資料行與之對應。假設SQL搜尋條件DEPTNO=10，利用deptno列上的索引進行資料搜尋效率，往往不比全表掃描的高，ORACLE理所當然對索引“視而不見”，認為該索引的選擇性不高。

　　但我們考慮另一種情況，如果一百萬資料行實際不是在4種deptno值間平均分配，其中有99萬行對應著值10，5000行對應值20，3000行對應值30，2000行對應值40。在這種資料分布圖案中對除值為10外的其它deptno值搜尋時，毫無疑問，如果索引能被應用，那麼效率會高出很多。我們可以採用對該索引列進行單獨分析，或用analyze語句對該列建立長條圖，對該列搜集足夠的統計資料，使ORACLE在搜尋選擇性較高的值能用上索引。

　　第十，索引列值是否可為空白（NULL）。如果索引列值可以是空值，在SQL語句中那些需要返回NULL值的操作，將不會用到索引，如COUNT（*），而是用全表掃描。這是因為索引中儲存值不能為全空。

　　第十一，看是否有用到並行查詢（PQO）。並行查詢將不會用到索引。

　　第十二，看PL/SQL語句中是否有用到bind變數。由於資料庫不知道bind變數具體是什麼值，在做非相等串連時，如“<”，“>”,“like”等。ORACLE將引用預設值，在某些情況下會對執行計畫造成影響。

　　如果從以上幾個方面都查不出原因的話，我們只好用採用在語句中加hint的方式強制ORACLE使用最優的“執行計畫”。

　　hint採用注釋的方式，有行注釋和段注釋兩種方式。

     如我們想要用到A表的IND_COL1索引的話，可採用以下方式：

“SELECT /*+ INDEX（A IND_COL1）*/ * FROM A WHERE COL1 = XXX;"

　　注意，注釋符必須跟在SELECT之後，且注釋中的“+”要緊跟著注釋起始符“/*”或“--”，否則hint就被認為是一般注釋，對PL/SQL語句的執行不產生任何影響。

　　兩種有效跟蹤調試方法

　　ORACLE提供了兩種有效工具來跟蹤調試PL/SQL語句的執行計畫。

　　一種是EXPLAIN TABLE方式。使用者必須首先在自己的模式（SCHEMA）下，建立PLAN_TABLE表，執行計畫的每一步驟都將記錄在該表中，建表SQL指令碼為在${ORACLE_HOME}/rdbms/admin/下的utlxplan.sql。

　　開啟SQL*PLUS，輸入“SET AUTOTRACE ON”，然後運行待調試的SQL語句。在給出查詢結果後，ORACLE將顯示相應的“執行計畫”，包括最佳化器類型、執行代價、串連方式、串連順序、資料搜尋路徑以及相應的連續讀、物理讀等資源代價。

　　如果我們不能確定需要跟蹤的具體SQL語句，比如某個應用使用一段時間後，響應速度忽然變慢。我們這時可以利用ORACLE提供的另一個有力工具TKPROF，對應用的執行過程全程跟蹤。

　　我們要先在系統檢視表V$SESSION中，可根據USERID或MACHINE，查出相應的SID和SERIAL#。

　　以SYS或其他有執行DBMS_SYSTEM程式包的使用者串連資料庫，執行“EXECUTE DBMS_SYSTEM.SET_SQL_TRACE_IN_SESSION（SID，SERIAL#，TRUE）；”。

　　然後運行應用程式，這時在伺服器端，資料庫參數“USER_DUMP_DEST”指示的目錄下，會產生ora__xxxx.trc檔案，其中xxxx為被跟蹤應用的作業系統進程號。

　　應用程式執行完成後，用命令tkprof對該檔案進行分析。命令樣本：“tkprof tracefile outputfile explain=userid/password"。在作業系統ORACLE使用者下，鍵入“tkprof”，會有詳細的命令協助。分析後的輸出檔案outputfile中，有每一條PL/SQL語句的“執行計畫”、CPU佔用、物理讀次數、邏輯讀次數、執行時間長度等重要訊息。根據輸出檔案的資訊，我們可以很快發現應用中哪條PL/SQL語句是問題的癥結所在。