Oracle教程之解析SQL语句的过程

为了将用户写的SQL文本转化为Oracle认识的且可执行的语句，这个过程就叫做解析过程。解析分为硬解析和软解析。一条SQL语句在第一次被执行时必须进行硬解析。

 

当客户端发出一条SQL语句（也可以是一个存储过程或者一个匿名PL/SQL块）进入shared pool时（注意，我们从前面已经知道，Oracle对这些SQL不叫做SQL语句，而是称为游标。因为Oracle在处理SQL时，需要很多相关的辅助信息，这些辅助信息与SQL语句一起组成了游标）， Oracle首先将SQL文本转化为ASCII值，然后根据hash函数计算其对应的hash值（hash_value）。根据计算出的hash值到library cache中找到对应的bucket，然后比较bucket里是否存在该SQL语句。如果不存在，则需要按照我们前面所描述的，获得shared pool latch，然后在shared pool中的可用chunk链表（也就是bucket）上找到一个可用的chunk，之后释放shared pool latch。在获得了chunk以后，这块chunk就可以认为是进入了library cache。接下来，进行硬解析过程。硬解析包括以下几个步骤。

 

对SQL语句进行文法检查，看是否有文法错误。比如没有写from、select拼写错误等。如果存在文法错误，则退出解析过程。到数据字典里校验SQL语句涉及的对象和列是否都存在。如果不存在，则退出解析过程。这个过程会加载dictionary cache。将对象进行名称转换。比如将同名词翻译成实际的对象等。比如select * from t中，t是一个同名词，指向hr.t1，于是Oracle将t转换为hr.t1。如果转换失败，则退出解析过程。检查发出SQL语句的用户是否具有访问SQL语句里所引用的对象的权限。如果没有权限，则退出解析过程。

 

通过优化器创建一个最优的执行计划。这个过程会根据数据字典里记录的对象的统计信息，来计算最优的执行计划。这一步牵涉大量数学运算，是最消耗CPU资源的。将该游标所产生的执行计划、SQL文本等装载进library cache的heap中。在硬解析的过程中，进程会一直持有library cache latch，直到硬解析结束为止。硬解析结束以后，会为SQL语句产生两个游标，一个是父游标，另一个是子游标。父游标里主要包含两种信息：SQL文本以及优化目标（optimizer goal）。父游标在第一次打开时被锁定，直到其他所有的session都关闭该游标后才被解锁。当父游标被锁定的时候是不能被交换出library cache的，只有在解锁以后才能被交换出library cache。父游标被交换出内存时，父游标对应的所有子游标也被交换出library cache。子游标包括游标所有的信息，比如具体的执行计划、绑定变量等。子游标随时可以被交换出library cache，当子游标被交换出library cache时，Oracle可以利用父游标的信息重新构建出一个子游标来，这个过程叫reload。可以使用下面的方式来确定reload的比率：

 

select 100*sum(reloads)/sum(pins) Reload_Ratio from v$librarycache;

 

一个父游标可以对应多个子游标。子游标具体的个数可以从视图v$sqlarea的version_count字段体现出来。而每个具体的子游标则全都在视图v$sql里体现。当具体绑定变量的值与上次绑定变量的值有较大差异（比如上次执行的绑定变量值的长度是6位，而这次执行绑定变量的值的长度是200位）时或者当SQL语句完全相同，但是所引用的表属于不同的用户时，都会创建一个新的子游标。如果在bucket中找到了该SQL语句，则说明该SQL语句以前运行过，于是进行软解析。软解析是相对于硬解析而言的，如果解析过程中，可以从硬解析的步骤中去掉一个或多个的话，这样的解析就是软解析。软解析分为以下三种类型。

 

第一种是某个session发出的SQL语句与library cache里其他session发出的SQL语句一致。这时，该解析过程中可以去掉硬解析中的和，但是仍然要进行硬解析过程中的、、，也就是表名和列名检查、名称转换和权限检查。

 

第二种是某个session发出的SQL语句是该session之前发出的曾经执行过的SQL语句。这时，该解析过程中可以去掉硬解析中的 、 、和这四步，但是仍然要进行权限检查，因为可能通过grant改变了该session用户的权限。

 

第三种是当设置了初始化参数session_cached_cursors时，当某个session第三次执行相同的SQL时，则会把该SQL语句的游标信息转移到该session的PGA里。这样，该session以后再执行相同的SQL语句时，会直接从PGA里取出执行计划，从而跳过硬解析的所有步骤。这种情况下，是最高效的解析方式，但是会消耗很大的内存。

 

我们举一个例子来说明解析SQL语句的过程。在该测试中，绑定变量名称相同，但是变量类型不同时，所出现的解析情况。如下所示。

首先，执行下面的命令，清空shared pool里所有的SQL语句：

SQL> alter system flush shared_pool;

然后，定义一个数值型绑定变量，并为该绑定变数赋一个数值型的值以后，执行具体的查询语句。

SQL> variable v_obj_id number;

SQL> exec :v_obj_id := 4474;

SQL> select object_id,object_name from sharedpool_test

where object_id=:v_obj_id;

OBJECT_ID     OBJECT_NAME

----------    ---------------------------

4474         AGGXMLIMP

 

接下来，定义一个字符型的绑定变量，变量名与前面相同，为该绑定变数赋一个字符型的值以后，执行相同的查询：

SQL> variable v_obj_id varchar2(10);

SQL> exec :v_obj_id := '4474';

SQL> select object_id,object_name from sharedpool_test

where object_id=:v_obj_id;

OBJECT_ID     OBJECT_NAME

----------    ---------------------------

4474         AGGXMLIMP

 

然后我们到视图v$sqlarea里找到该SQL的父游标的信息，并到视图v$sql里找该SQL的所有子游标的信息。

SQL> select sql_text,version_count from v$sqlarea where

sql_text like ‘%sharedpool_test%’;

SQL_TEXT

VERSION_COUNT

-------------------------------------------------------

select object_id,object_name from sharedpool_test where

object_id=:v_obj_id         2

SQL> select sql_text,child_address,address from v$sql

where sql_text like ‘%sharedpool_test%’;

SQL_TEXT

CHILD_ADDRESS                                                                                                  ADDRESS

-------------------------------------------------------

select object_id,object_name from sharedpool_test where

object_id=:v_obj_id                                                                                            6757F358   

676B6D08

select object_id,object_name from sharedpool_test where

object_id=:v_obj_id                                                                                             674440FC   

676B6D08

 

从记录父游标的视图v$sqlarea的version_count列可以看到，该SQL语句有2个子游标。而从记录子游标的视图v$sql里可以看到，该SQL文本确实有两条记录，而且它们的SQL文本所处的地址（ADDRESS列）也是一样的，但是子地址（CHILD_ADDRESS）却不一样。这里的子地址实际就是子游标所对应的heap 0的句柄。由此我们也可以看到，存在许多因素可能导致SQL语句不能共享。常见的因素包括SQL文本大小写不一致、SQL语句的绑定变量的类型不一致、SQL语句涉及的对象名称虽然一致但是位于不同的schema下、SQL的优化器模式不一致（比如添加提示、修改了optimizer_mode参数等）等 。