在查看 sql执行计划时,我们会发现表的连接方式有多种,本文对表的连接方式进行介绍以便更好看懂执行计划和理解sql执行原理。
一、连接方式:
嵌套循环(Nested Loops (NL))
(散列)哈希连接(Hash Join (HJ))
(归并)排序合并连接(Sort Merge Join (SMJ) )
二、连接说明:
1.Oracle一次只能连接两个表。不管查询中有多少个表, Oracle在连接中一次仅能操作两张表。
2.当执行多个表的连接时,优化器从一个表开始,将它与另一个表连接;然后将中间结果与下一个表连接,以此类推,直到处理完所有表为止。
三、表连接详解:
1. NESTED LOOP
对于被连接的数据子集较小的情况,nested loop连接是个较好的选择。nested loop就是扫描一个表,每读到一条记录,就根据索引去另一个表里面查找,没有索引一般就不会是 nested loops。一般在nested loop中, 驱动表满足条件结果集不大,被驱动表的连接字段要有索引,这样就走nstedloop。如果驱动表返回记录太多,就不适合nested loops了。如果连接字段没有索引,则适合走hash join,因为不需要索引。
可用ordered提示来改变CBO默认的驱动表,可用USE_NL(table_name1 table_name2)提示来强制使用nested loop。
要点如下:
1)对于被连接的数据子集较小的情况,嵌套循环连接是个较好的选择
2)使用USE_NL(table_name1 table_name2)可是强制CBO 执行嵌套循环连接
3)Nested loop一般用在连接的表中有索引,并且索引选择性较好的时候
4)OIN的顺序很重要,驱动表的记录集一定要小,返回结果集的响应时间是最快的。
5)Nested loops 工作方式是从一张表中读取数据,访问另一张表(通常是索引)来做匹配,nested loops适用的场合是当一个关联表比较小的时候,效率会更高。
例子如下:
SQL> create table t as select * from user_tables;
表已创建。
SQL> create index index_t on t(table_name);
索引已创建。
SQL> create table t1 as select * from user_tables where table_name like '%ACCESS%';
表已创建。
SQL> create index index_t1 on t1(table_name);
索引已创建。
SQL> begin
2 dbms_stats.gather_table_stats(ownname =>'TEST' ,tabname =>'T');
3 end;
4 /
PL/SQL 过程已成功完成。
SQL> begin
2 dbms_stats.gather_table_stats(ownname =>'TEST' ,tabname =>'T');
3 end;
4 /
由于t1表记录很小作驱动表且t表的建有索引,适合NL,执行计划如下:
SQL> set wrap off;
SQL> set autotrace traceonly;
SQL> select a.table_name,b.table_name from t a,t1 b
2 where a.table_name = b.table_name;
已选择8行。
执行计划
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3579965632
--------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time
--------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 8 | 280 | 4 (0)| 00:00:01
| 1 | NESTED LOOPS | | 8 | 280 | 4 (0)| 00:00:01
| 2 | INDEX FAST FULL SCAN| INDEX_T | 1921 | 34578 | 4 (0)| 00:00:01
|* 3 | INDEX RANGE SCAN | INDEX_T1 | 1 | 17 | 0 (0)| 00:00:01
--------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
3 - access("A"."TABLE_NAME"="B"."TABLE_NAME")
Note
-----
- dynamic sampling used for this statement (level=2)
统计信息
----------------------------------------------------------
0 recursive calls
0 db block gets
18 consistent gets
0 physical reads
0 redo size
807 bytes sent via SQL*Net to client
415 bytes received via SQL*Net from client
2 SQL*Net roundtrips to/from client
0 sorts (memory)
0 sorts (disk)
8 rows processed
SQL> select a.table_name,b.table_name from t1 a,t b
2 where a.table_name = b.table_name;
已选择8行。
执行计划
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3579965632
--------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time
--------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 8 | 280 | 4 (0)| 00:00:01
| 1 | NESTED LOOPS | | 8 | 280 | 4 (0)| 00:00:01
| 2 | INDEX FAST FULL SCAN| INDEX_T | 1921 | 34578 | 4 (0)| 00:00:01
|* 3 | INDEX RANGE SCAN | INDEX_T1 | 1 | 17 | 0 (0)| 00:00:01
--------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
3 - access("A"."TABLE_NAME"="B"."TABLE_NAME")
Note
-----
- dynamic sampling used for this statement (level=2)
统计信息
----------------------------------------------------------
4 recursive calls
0 db block gets
23 consistent gets
0 physical reads
0 redo size
807 bytes sent via SQL*Net to client
415 bytes received via SQL*Net from client
2 SQL*Net roundtrips to/from client
0 sorts (memory)
0 sorts (disk)
8 rows processed
------------------------------------------------------
假定我们利用提示改变的表的连接顺序
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 driving table)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3个以上的表连接查询, 那就需要选择交叉表(intersection table)作为基础表, 交叉表是指那个被其他表所引用的表.
SQL> select /*+ordered */ a.table_name,b.table_name from t1 a,t b
2 where a.table_name=b.table_name;
已选择8行。
执行计划
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 1123105028
------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time
------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 8 | 280 | 6 (17)| 00:00:
|* 1 | HASH JOIN | | 8 | 280 | 6 (17)| 00:00:
| 2 | INDEX FULL SCAN | INDEX_T1 | 8 | 136 | 1 (0)| 00:00:
| 3 | INDEX FAST FULL SCAN| INDEX_T | 1921 | 34578 | 4 (0)| 00:00:
------------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
1 - access("A"."TABLE_NAME"="B"."TABLE_NAME")
Note
-----
- dynamic sampling used for this statement (level=2)
统计信息
----------------------------------------------------------
4 recursive calls
0 db block gets
20 consistent gets
0 physical reads
0 redo size
807 bytes sent via SQL*Net to client
415 bytes received via SQL*Net from client
2 SQL*Net roundtrips to/from client
0 sorts (memory)
0 sorts (disk)
8 rows processed
2. HASH JOIN
hash join是CBO 做大数据集连接时的常用方式。优化器扫描小表(数据源),利用连接键(也就是根据连接字段计算hash 值)在内存中建立hash表,然后扫描大表,每读到一条记录就探测hash表一次,找出与hash表匹配的行。
当小表可以全部放入内存中,其成本接近全表扫描两个表的成本之和。如果表很大不能完全放入内存,这时优化器会将它分割成若干不同的分区,不能放入内存的部分就把该分区写入磁盘的临时段,此时要有较大的临时段从而尽量提高I/O 的性能。临时段中的分区都需要换进内存做hash join。这时候成本接近于全表扫描小表+分区数*全表扫描大表的代价和。
至于两个表都进行分区,其好处是可以使用parallel query,就是多个进程同时对不同的分区进行join,然后再合并。但是复杂。
使用hash join时,HASH_AREA_SIZE初始化参数必须足够的大,如果是9i,Oracle建议使用SQL工作区自动管理,设置WORKAREA_SIZE_POLICY 为AUTO,然后调整PGA_AGGREGATE_TARGET即可。
以下条件下hash join可能有优势:
1)两个巨大的表之间的连接。
2)在一个巨大的表和一个小表之间的连接。
要点如下:
1)散列连接是CBO 做大数据集连接时的常用方式.
2)也可以用USE_HASH(table_name1 table_name2)提示来强制使用散列连接
3)Hash join在两个表的数据量差别很大的时候.
4)Hash join的工作方式是将一个表(通常是小一点的那个表)做hash运算并存储到hash列表中,从另一个表中抽取记录,做hash运算,到hash 列表中找到相应的值,做匹配。
可用ordered提示来改变CBO默认的驱动表,可用USE_HASH(table_name1 table_name2)提示来强制使用hash join。
例子:
SQL> set wrap off;
SQL> drop table tt purge;
表已删除。
SQL> drop table tt1 purge;
表已删除。
SQL> create table tt as select * from user_tables;
表已创建。
SQL> create table tt1 as select * from user_tables where table_name not like '%ACCESS%';
表已创建。
SQL> set autotrace traceony;
SQL> select a.table_name,b.table_name from tt a,tt1 b
2 where a.table_name = b.table_name;
已选择1913行。
执行计划
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2918007165
---------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
---------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1853 | 63002 | 40 (3)| 00:00:01 |
|* 1 | HASH JOIN | | 1853 | 63002 | 40 (3)| 00:00:01 |
| 2 | TABLE ACCESS FULL| TT1 | 1853 | 31501 | 19 (0)| 00:00:01 |
| 3 | TABLE ACCESS FULL| TT | 1939 | 32963 | 20 (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
1 - access("A"."TABLE_NAME"="B"."TABLE_NAME")
Note
-----
- dynamic sampling used for this statement (level=2)
统计信息
----------------------------------------------------------
16 recursive calls
0 db block gets
379 consistent gets
117 physical reads
0 redo size
84524 bytes sent via SQL*Net to client
1813 bytes received via SQL*Net from client
129 SQL*Net roundtrips to/from client
0 sorts (memory)
0 sorts (disk)
1913 rows processed
3. SORT MERGE JOIN
a)对连接的每个表做table access full;
b)对table access full的结果进行排序;
c)进行merge join对排序结果进行合并。
sort merge join性能开销几乎都在前两步。一般是在没有索引的情况下,9i开始已经很少出现,因为其排序成本高,大多为hash join替代。
通常情况下hash join的效果都比sort merge join要好,但是,如果行源已经被排过序,在执行sort merge join时不需要再排序,这时sort merge join的性能会优于hash join。
当全表扫描比“索引范围扫描后再通过rowid进行表访问”更可取的情况下,sort merge join会比nested loops性能更佳。
要点如下:
1)使用USE_MERGE(table_name1 table_name2)来强制使用排序合并连接.
2)Sort Merge join 用在没有索引,并且数据已经排序的情况.
3)连接步骤:将两个表排序,然后将两个表合并。
4)通常情况下,只有在以下情况发生时,才会使用此种JOIN方式:
a)RBO模式
b)不等价关联(>,<,>=,<=,<>)
c)bHASH_JOIN_ENABLED=false
d)数据源已排序
e)Merge Join 是先将关联表的关联列各自做排序,然后从各自的排序表中抽取数据,到另一个排序表中做匹配,因为merge join需要做更多的排序,所以消耗的资源更多。
f) like ,not like
通常来讲,能够使用merge join的地方,hash join都可以发挥更好的性能
可用USE_MERGE(table_name1 table_name2)提示强制使用sort merge join。
例子:
SQL> drop table ttt purge;
表已删除。
SQL> drop table ttt1 purge;
表已删除。
SQL> create table ttt as select * from user_tables order by table_name desc;
表已创建。
SQL> create table ttt1 as select * from user_tables where table_name like '%ACCESS%' order by table_name desc ;
表已创建。
当我们执行等值连接时此时为hash join:
SQL> select a.table_name,b.table_name from ttt a,ttt1 b
2 where a.table_name=b.table_name;
已选择1913行。
执行计划
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 1061339121
---------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
---------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1798 | 61132 | 40 (3)| 00:00:01 |
|* 1 | HASH JOIN | | 1798 | 61132 | 40 (3)| 00:00:01 |
| 2 | TABLE ACCESS FULL| TTT | 1798 | 30566 | 20 (0)| 00:00:01 |
| 3 | TABLE ACCESS FULL| TTT1 | 1944 | 33048 | 19 (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
1 - access("A"."TABLE_NAME"="B"."TABLE_NAME")
Note
-----
- dynamic sampling used for this statement (level=2)
统计信息
----------------------------------------------------------
16 recursive calls
0 db block gets
377 consistent gets
117 physical reads
0 redo size
84520 bytes sent via SQL*Net to client
1813 bytes received via SQL*Net from client
129 SQL*Net roundtrips to/from client
0 sorts (memory)
0 sorts (disk)
1913 rows processed
当我们在等值连接的基础上加上限制条件>,就变sort merge join
SQL> select a.table_name,b.table_name,b.tablespace_name from ttt a,ttt1 b
2 where a.table_name > b.table_name;
已选择10581行。
执行计划
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 200774751
----------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
----------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 768 | 39936 | 25 (8)| 00:00:01 |
| 1 | MERGE JOIN | | 768 | 39936 | 25 (8)| 00:00:01 |
| 2 | SORT JOIN | | 8 | 272 | 4 (25)| 00:00:01 |
| 3 | TABLE ACCESS FULL| TTT1 | 8 | 272 | 3 (0)| 00:00:01 |
|* 4 | SORT JOIN | | 1921 | 34578 | 21 (5)| 00:00:01 |
| 5 | TABLE ACCESS FULL| TTT | 1921 | 34578 | 20 (0)| 00:00:01 |
----------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
4 - access("A"."TABLE_NAME">"B"."TABLE_NAME")
filter("A"."TABLE_NAME">"B"."TABLE_NAME")
Note
-----
- dynamic sampling used for this statement (level=2)
统计信息
----------------------------------------------------------
10 recursive calls
0 db block gets
74 consistent gets
1 physical reads
0 redo size
321209 bytes sent via SQL*Net to client
8171 bytes received via SQL*Net from client
707 SQL*Net roundtrips to/from client
2 sorts (memory)
0 sorts (disk)
10581 rows processed
SQL> select a.table_name,b.table_name,b.tablespace_name from ttt a,ttt1 b
2 where a.table_name > b.table_name;
已选择10581行。
总结
类别 |
NESTED LOOP |
SORT MERGE JOIN |
HASH JOIN |
优化器提示 |
USE_NL |
USE_MERGE |
USE_HASH |
使用的条件 |
任何连接 |
主要用于不等价连接,如<、 <=、 >、 >=;但是不包括 <> |
仅用于等价连接 |
相关资源 |
CPU、磁盘I/O |
内存、临时空间 |
内存、临时空间 |
特点 |
当有高选择性索引或进行限制性搜索时效率比较高,能够快速返回第一次的搜索结果。 |
当缺乏索引或者索引条件模糊时,排序合并连接比嵌套循环有效。 |
当缺乏索引或者索引条件模糊时,哈希连接连接比嵌套循环有效。通常比排序合并连接快。在数据仓库环境下,如果表的纪录数多,效率高。 |
缺点 |
当索引丢失或者查询条件限制不够时,效率很低;当表的纪录数多时,效率低。 |
所有的表都需要排序。它为最优化的吞吐量而设计,并且在结果没有全部找到前不返回数据。 |
为建立哈希表,需要大量内存。第一次的结果返回较慢。 |