Oracle数据库的sql语句性能优化

　　在应用系统开发初期，由于开发数据库数据比较少，对于查询sql语句，复杂试图的编写等体会不出sql语句各种写法的性能优劣，但是如果将应用系统提交实际应用后，随着数据库中数据的增加，系统的响应速度就成为目前系统需要解决的最主要问题之一。系统优化中一个很重要的方面就是sql语句的优化。对于海量数据，劣质sql语句和优质sql语句之间的速度差别可以达到上百倍，可见对于一个系统不是简单地能实现其功能就行，而是要写出高质量的sql语句，提高系统的可用性。

　　Oracle的sql调优第一个复杂的主题，甚至需要长篇概论来介绍OracleSQL调优的细微差别。不过有一些基本的规则是每个OracleDBA都需要遵从的，这些规则可以改善他们系统的性能。

　　sql调优的目标是简单的：消除不必要的大表全表搜索。不必要的全表搜索导致大量不必要的磁盘I/O，从而拖慢整个数据库的性能，对于不必要的全表搜索来说，最常见的调优方法是增加索引，可以在表中加入标准的B树索引，也可以加入位图索引和基于函数的索引。要决定是否消除一个全表搜索，你可以仔细检查索引搜索的I/O开销和全表搜索的开销，它们的开销和数据块的读取和可能的并行执行有关，并将两者作对比。

　　另外，在全表搜索是一个最快的访问方法时，将小表的全表搜索放到缓存（内存）中，也是一个非常明智的选择。我们会发现现在诞生了很多基于内存的数据库管理系统，将整个数据库置于内存之中，性能将得到质的飞跃。

一、与索引相关的性能优化

　　在多数情况下，Oracle使用索引来更快地遍历表，优化器主要根据定义的索引来提高性能。但是，如果在sql语句的where子句中写的sql代码不合理，就会造成优化器删去索引而使用全表扫描，一般这种sql语句就是所谓的劣质sql语句。在编写sql语句时我们应清楚优化器根据何种原则来删除索引，这有助于写出高性能的sql语句。

1.IS NULL 与 IS NOT NULL

　　不能用null做索引，任何包含null值的列都将不会被包含在索引中，即使索引有多列这样的情况下，只要这些列中有一列含有null，该列就会从索引中排除。也就是说某列存在空值，即使对该列建立索引也不会提高性能。任何在where子句中使用is null或者is nou null的语句优化器是不允许使用索引的。

2.联接列

　　对于有联接的列，即使最后的联接列为一个静态值，优化器是不会使用索引的。来看个例子，假定有一个职工表（employee），对于一个职工的姓和名分成两列存放（FIRST_NAME和LAST_NAME），现在要查询一个叫Beill Cliton的职工。

　　下面是一个采用联接查询的sql语句：

select * from employee where first_name ||''|| last_name = 'Beill Cliton';

　　上面这条语句完全可以查询出是否有Beill Cliton这个员工，但是这里需要注意，系统优化器对基于LAST_NAME创建的索引没有使用，当采用下面这种sql语句的编写，Oracle系统就可以采用基于LAST_NAME创建的索引：

select * from employee where first_name = 'Beill' and last_name = 'Cliton';

3.带通配符（%）的like语句

　　同样拿上面的例子，目前的需求是这样的，要求在职工表中查询名字中包含Cliton的人，可以采用如下的查询sql语句：

select * from employee where last_name like '%Cliton%';

　　这里由于通配符（%）在搜寻词首出现，所以Oracle系统无法使用last_name的索引。在很多情况下可能无法避免这种情况，但是一定要心里有底，通配符这样使用会降低查询速度。然而当通配符出现在字符串其它位置时，优化器就能利用索引，在下面的查询中索引就得到了使用：

select * from employee where last_name like 'C%';

　　该语句查询所有姓名以C开头的，这完全满足索引的要求，因为索引本身就是一个排序的列。

4.ORDER BY 子句

　　ORDER BY子句决定了Oracle如何将返回的查询结果排序。该子句对要排序的列没有什么特别的限制，也可以将函数加入到列中（象联接或者附加等）。任何在该子句的非索引项或者有计算表达式都将降低查询速度。

　　仔细检查order by子语句找出非索引项或者表达式，它们会降低性能。解决这个问题的办法就是重写order by子句以使用索引，也可以为所使用的列建立另外一个索引，同时应绝对避免在order by子句中使用表达式。

5.NOT 关键字

　　我们在查询时经常在where子句使用一些逻辑表达式，如大于、小于、等于以及不等于等等，也可以使用and（与）、or（或）以及not（非）。NOT可用来对任何逻辑运算取反。下面是一个NOT子句的例子：

... where not(status = 'VALID');

　　如果要使用NOT，则应在取反的短语前面加上括号，并在短语前面加上NOT运算符。NOT运算符包含在另外一个逻辑运算符中，这就是不等于（<>）运算符。换句话说，即使不在查询where子句中加入NOT关键字，NOT仍在运算符中，见下例：

... where status <> 'VALID';

　　再看下面这个例子：

select * from employee where salary <> 3000;

　　对这个查询，可以改写为不使用NOT：

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

　　虽然这两种查询的结果是一样的，但是第二种查询方案会比第一种查询方案更快些。第二种查询允许Oralce对salary列使用索引，而第一种查询不能使用索引。

6.IN 和 EXISTS

　　有时候会将一列和一系列值相比较，最简单的办法就是在where子句中使用子查询。在where子句中可以使用两种格式的子查询。

　　第一种格式是使用IN操作符：

... where column in (select * from ... where ...);

　　第二种格式是使用EXISTS操作符：

... where exists (select 'X' from ... where ...);

　　相信绝大多数人会使用第一种格式，因为它比较容易编写，而实际上第二种格式要远比第一种格式的效率高。在Oracle中可以几乎将所有的IN操作符子查询改写为使用EXISTS的子查询。

　　第二种格式中，子查询以“select 'X'”开始，运用EXISTS子句，不管子查询从表中抽取什么数据，它只查看where子句，这样优化器就不必遍历整个表而仅根据索引就可完成工作（这里假定在where语句中使用的列存在索引）。相对于IN子句来说，EXISTS使用相连子查询构造起来要比IN子查询困难一些。

　　通过使用EXISTS，Oracle系统会首先检查主查询，然后运行子查询直到它找到第一个匹配项，这就节省了时间。Oralce系统在执行IN子查询时，首先执行子查询，并将获得的结果列表放在一个加了索引的临时表中。在执行子查询之前，系统先将主查询挂起，待子查询执行完毕，存放在临时表中以后再执行主查询。这也就是使用EXISTS比使用IN通常查询速度快的原因。

　　同时应尽可能使用NOT EXISTS来代替NOT IN，尽管二者都使用了NOT（不能使用索引而降低速度），NOT EXISTS要比NOT IN查询效率更高。

7.<> 不等于符号

　　不等于操作符是永远不会用到索引的，因为对它的处理只会产生全表扫描。

　　推荐方案：用其它相同功能的操作运算符代替，如

　　a<>0 改为 a>0 or a<0,  a<>'' 改为 a >''

8.避免在索引列上使用计算

　　WHERE子句中，如果索引列是函数的一部分，优化器将不使用索引而使用全表扫描

　　低效：

select ... from dept where SAL * 12 > 25000;

　　高效：

select ... from dept where SAL > 25000/12;

9.总是使用索引的第一个列

　　如果索引是建立在多个列上，只有在它的第一个列（leading column）被where子句引用时，优化器才会选择使用该索引。这也是一条简单而重要的规则，当仅引用索引的第二个列时，优化器使用了全表扫描而忽略了索引。

10.避免改变索引列的类型

　　当比较不同数据类型的数据时，Oralce自动对列进行简单的类型转换。

　　假设empno是一个数值类型的索引列：

select ... from emp where empno = '123';

　　实际上，经过了Oracle类型转换，语句转化为：

select ... from emp where empno = TO_NUMBER('123');

　　幸运的是，类型转换没有发生在索引列上，索引的用途没有被改变。

　　现在，假设emp_type是一个字符类型的索引列：

select ... from emp where emp_type = 123;

　　这个语句被Oracle转换为：

select ... from emp where TO_NUMBER(emp_type) = 123;

　　因为内部发生的类型转换，这个索引将不会被用到。为了避免Oracle对sql进行隐式的类型转换，最好把类型转换用显示表现出来。注意当字符和数值比较时，Oracle会优先转换数值类型到字符类型。

11.需要当心的 WHERE 子句

　　某些select语句中的where子句不使用索引：

• '!='将不使用索引，索引只能告诉你什么存在于表中，而不能告诉你什么不存在于表中
• '||'是字符连接函数，就像其它函数那样，停用了索引
• '+'是数学函数，就像其它数学函数那样，停用了索引
• 相同的索引列不能互相比较，这将会启动全表扫描

12.其它一些规则

• 如果检索数据量超过30%的表中记录数，使用索引将没有显著的效率提高
• 在特定情况下，使用索引也许会比全盘扫描慢，但这是同一个数量级上的区别。而通常情况下，使用索引比全表扫描要快几倍乃至几千倍
• 避免在索引列上使用IS NULL 和IS NOT NULL
• 避免在索引列上使用NOT
• 用EXISTS替代IN、用NOT EXISTS替代NOT IN
• 通过内部函数提高sql效率
• 选择最有效的表名顺序：Oracle的解析器按照从右到左的顺序处理from子句中的表名，from子句中写在最后的表（基础表）将被最先处理，在from子句中包含多个表的情况下，你必须选择记录条数最少的表作为基础表。如果有三个以上的表连接查询，那就需要选择交叉表作为基础表，交叉表是指被其它表所引用的表
• WHERE子句中的连接顺序：Oracle采用自下而上的顺序解析where子句，根据这个原理，表之间的连接必须写在其它where条件之前，那些可以过滤掉最大数量记录的条件必须写在where子句的末尾

二、与内存相关的优化

1.UNION 操作符

　　UNION在进行表链接后会筛选掉重复的记录，所以在表链接后会对所产生的结果集进行排序运算，删除重复的记录再返回结果。实际大部分应用中是不会产生重复的记录。最常见的是过程表与历史表UNION。如：

select * from A union select * from B;

　　这个sql在运行时先取出两个表的结果，再用排序空间进行排序删除重复的记录，最后返回结果集，如果表数据量大的话可能会导致用磁盘进行排序。

　　推荐方案：采用UNION ALL操作符替代UNION，因为UNION ALL操作只是简单的将两个结果合并后就返回：

select * from A union all select * from B;

2.SQL书写的影响

　　同一功能同一性能不同写法sql的影响

　　如，一个sql在A程序员写的为：

select * from employee;

　　B程序员写为：

select * from scott.employee; （带表所有者的前缀）

　　C程序员写为：

select * from EMPLOYEE; （大写表名）

　　D程序员写为：

select *   from employee; （中间多了空格）

　　以上四个sql在Oracle分析整理之后产生的结果及执行的时间是一样的，但是从Oracle共享内存SGA的原理，可以得出Oracle对每个sql都会对其进行一次分析，并且占用共享内存，如果将sql的字符串及格式写得完全相同则Oracle只会分析一次，共享内存也只会留下一次的分析结果，这不仅可以减少分析sql的时间，而且也可以减少共享内存重复的信息，oracle也可以准确统计sql的执行频率。

3.避免在磁盘中排序

　　当与Oracle建立起一个session时，在内存中就会为该session分配一个私有的排序区域。如果该连接是一个专用的连接（dedicated connection），那么就会根据init.ora中sort_area_size参数的大小在内存中分配一个Program Global Area（PGA）。如果连接是通过多线程服务器建立的，那么排序的空间就在large_pool中分配。不幸的是，对于所有的session，用作排序的内存量都必须是一样的，我们不能为需要更大排序的操作分配额外的排序区域。因此，设计者必须做出一个平衡，在分配足够的排序区域以避免发生大的排序任务时出现磁盘排序（disksorts）的同时，对于那些并不需要进行很大排序的任务，就会出现一些浪费。当然，当排序的空间需求超出了sort_area_size的大小时，这时将会在TEMP表空间中分页进行磁盘排序。磁盘排序要比内存排序大概慢14000倍。

　　上面我们已经提到，私有排序区域的大小是由init.ora中的sort_area_size参数决定的。每个排序所占用的大小由init.ora中的sort_area_size参数决定。当排序不能在分配的空间中完成时，就会使用磁盘排序的方式，即在Oracle实例中的临时表空间中进行。

　　磁盘排序的开销是很大的，有几个方面的原因。首先，和内存排序相比较，它们特别慢；而且，磁盘排序会消耗临时表空间中的资源。Oracle还必须分配缓冲池块来保持临时表空间中的块。无论什么时候，内存排序都比磁盘排序好，磁盘排序将会令任务变慢，并且会影响Oracle实例的当前任务的执行。还有，过多的磁盘排序将会令freebufferwaits的值特别高，从而令其它任务的数据块由缓冲中移走。

4.避免使用耗费资源的操作

　　带有 DISTINCT，UNION，MINUS，INTERSECT，ORDER BY的sql语句回启动sql引擎执行耗费资源的排序（SORT）功能。DISTINCT需要一次排序操作，而其它的至少需要执行两次排序。通常，带有UNION，MINUS，INTERSECT的sql语句都可以用其它方式重写。如果你的数据库的sort_area_size调配的好，使用UNION，MINUS，INTERSECT也是可以考虑的，毕竟它们的可读性很强。

三、其它性能优化相关技巧

1.删除重复记录

　　最高效的删除重复记录方法（因使用了ROWID）例子：

delete from emp E where E.ROWID > (select MIN(X.ROWID) from emp X where X.emp_no = E.emp_no);

2.用 TRUNCATE 替代 DELETE

　　当删除表中的记录时，在通常情况下，回滚段（rollback segments）用来存放可以被恢复的信息。如果你没有COMMIT事务，Oracle会将数据恢复到删除之前的状态（准确地说是恢复到执行删除之前的状态），而当运用TRUNCATE时，回滚段不再存放任何可被恢复的信息。当命令运行后，数据不能被恢复，因此很少的资源被调用，执行时间也会很短（TRUNCATE只在清空全表适用，TRUNCATE是DDL而不是DML）。

3.SELECT 子句中避免使用 *

　　Oracle在解析的过程中，会将 * 依次转换成所有的列名，这个工作是通过查询数据字典完成的，这意味着将耗费更多的时间。

4.用 WHERE 子句替换 HAVING 子句

　　避免使用having子句，having只会在检索出所有记录之后才对结果集进行过滤，这个处理需要排序、总计等操作。如果能通过where子句限制记录的数目，那就能减少这方面的开销。sql语句中on、where、having这三个都可以加条件的子句中，on是最先执行，where次之，having最后，因为on是先把不符合条件的记录过滤后才进行统计，它就可以减少中间运算要处理的数据，按理说应该是速度最快的，where也应该比having快点的，因为它过滤数据后才进行sum，在两个表连接时采用on，所以在一个表的时候，就剩下where跟having比较了。在单表查询统计的情况下，如果要过滤的条件没有涉及到要计算字段，那它们的结果是一样的，只是where可以使用rushmore技术，而having就不能，在速度上后者要慢如果要涉及到计算的字段，就表示在没计算之前，这个字段的值是不确定的，where的作用时间是在计算之前就完成的，而having就是在计算之后才起作用的，所以在这种情况下，两者的结果会不同。在多表联接查询时，on比where更早起作用，系统首先根据各个表之间的连接条件，把多个表合成一个临时表后，再由where进行过滤，然后再计算，计算完成后再由having进行过滤。由此可见，要想过滤条件起到正确的作用，首先要明白这个条件应该在什么时候起作用，然后再决定放在哪里。

5.使用表的别名（Alias）

　　当在sql语句中连接多个表时，请使用表的别名并把别名前缀于每个column上。这样一来，就可以减少解析的时间并减少那些由column歧义引起的语法错误。

6.用 EXISTS 替代 IN、用 NOT EXISTS 替代 NOT IN

　　在许多基于基础表的查询中，为了满足一个条件，往往需要对另一个表进行联接。在这种情况下，使用EXISTS（或NOT EXISTS）通常将提高查询的效率。在子查询中NOT IN子句将执行一个内部的排序和合并。无论在哪种情况下，NOT IN都是最低效的（因为它对子查询中的表执行了一个全表遍历）。为了避免使用NOT IN，我们可以把它改写成外联接（OUTER JOIN）或NOT EXISTS。

　　高效：

select * from emp where empno > 0 and EXISTS (select 'X' from dept where dept.deptno = emp.deptno and loc = 'MELB');

　　低效：

select * from emp where empno > 0 and deptno IN (select deptno from dept where loc = 'MELB');

7.用 EXISTS 替换 DISTINCT

　　提交一个对多表信息（比如部门表和雇员表）进行查询的语句时，避免在select子句中使用distinct。一般可以考虑用EXISTS替换，EXISTS使查询更为迅速，因为RDBMS核心模块将在子查询的条件一但满足后，立刻返回结果。

　　高效：

select dept_no, dept_name from dept D where EXISTS (select 'X' from emp E where E.deptno = D.deptno);

　　低效：

select DESTINCT dept_no, dept_name from dept D, emp E where D.deptno = E.deptno;

8.SQL语句使用大写

　　因为Oracle总是先解析sql语句，把小写的字母转换成大写的再执行

9.用 >= 替代 >

　　高效：

select * from emp where deptno >= 4;

　　低效：

select * from emp where deptno > 3;

　　两者的区别在于，前者DBMS将直接跳到第一个deptno等于4的记录，而后者将首先定位到deptno=3的记录并且向前扫描到第一个deptno大于3的记录。

10.优化 GROUP BY

　　提高group by语句的效率，可以通过将不需要的记录在group by之前过滤掉。下面两个查询返回相同结果，但第二个就明显快了许多。

　　低效：

select job, AVG(SAL) from emp group by job having job = 'PRESIDENT' or job = 'MANAGER';

　　高效：

select job, AVG(SAL) from emp where job = 'PRESIDENT' or job = 'MANAGER' group by job;