对于Oracle中分页排序查询语句执行效率的比较分析

对于Oracle中分页排序查询语句执行效率的比较分析
作者：lzgame
在工作中我们经常遇到需要在Oracle中进行分页、排序、查询的组合SQL语句，举例来说，通常我们会这样写：（假定表test中id是主键，并且id从1开始没有间断顺序排列）

1． SELECT * FROM (
      SELECT id,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9, ROWNUM AS rn FROM test
      WHERE a1 LIKE '%%' AND ROWNUM<=1000000
      ORDER BY id
    ) t2 WHERE  rn>=999990;

但是由于ROWNUM是一个伪列，Oracle会首先查询满足ROWNUM<=1000000条件的记录，然后再对得到的记录进行排序，这就导致我们并不能获得期望的排序结果。本应得到id为999990-1000000，实际上却得到了一些无规律并令人困惑的id结果。于是我做了以下改进；

2． SELECT * FROM (
      SELECT id,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9, ROWNUM AS rn FROM (
        SELECT id,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9 FROM test
        WHERE a1 LIKE '%%'
        ORDER BY id
      ) t1 WHERE  ROWNUM<=1000000
    ) t2 WHERE  rn>=999990;

显然，通过经典的三层分页排序查询结构，我确实得到了想要的结果。但是在数据量很大的数据表中，由于需要首先取得排序后的全部数据集，导致了执行效率的极速降低，直至无法忍受。为了提高性能，我在网上查阅了很多资料，其中有一种说法是：当排序条件使用的关键字是主键或索引，并在WHERE子句中先于ROWNUM使用过该关键字时，我们就可以采用1号语句获得想要的结果了，于是我改写了1号语句并进行了测试：

3． SELECT * FROM (
      SELECT id,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9, ROWNUM AS rn FROM test
      WHERE id>=0 AND ROWNUM<=1000000
      ORDER BY id
    ) t2 WHERE  rn>=999990;

我惊喜的发现确实有效，我成功了，但惊喜并没有持续多久，因为当我把查询条件“a1 LIKE '%%'”也放回WHERE语句中时，一切又恢复了原状。于是新一轮的资料查找又开始了。但网上的资料似乎始终没有脱离以上3种语句的范围，在漫长的查找后我快要放弃了，忽然在一条论坛回复中我看见了新的曙光：用WHERE…IN语句。我立刻改写出了4号语句：

4．SELECT * FROM test 
   WHERE id IN (
      SELECT id FROM (
        SELECT id, ROWNUM AS rn FROM (
          SELECT id FROM test
          WHERE a1 LIKE '%%'
          ORDER BY id
        ) t1 WHERE  ROWNUM<=1000000
      ) t2 WHERE  rn>=999990 
    );

这条语句通过减少最内层SELECT语句获得的数据量（仅保留必须的id），极大地提高了查询性能。但是WHERE…IN语句由于需要遍历数据表，也就是说在本语句中每查询出一个id，Oracle就需要在最后的WHERE…IN语句搜索一次并把它挑出来，所以WHERE…IN语句本身的效率并不高，本语句依然存在着效率提升的空间，那么该怎么做呢？答案就是ROWID伪列。什么是ROWID伪列呢？用最简单的话说，ROWID就是该数据行的绝对物理地址，在百度百科上我们可以查到索引就是通过ROWID来记录数据位置的。于是我们的WHERE…IN语句不再需要遍历数据表，不再需要通过一次次的检索来收集数据了，因为它得到了最终数据的直接物理地址。从这个意义上讲，WHERE…IN语句成为了最高效的语句。
语句改写如下：

5．SELECT * FROM test 
   WHERE ROWID IN (
      SELECT rid FROM (
        SELECT rid, ROWNUM AS rn FROM (
          SELECT ROWID rid FROM test
          WHERE a1 LIKE '%%'
          ORDER BY id
        ) t1 WHERE  ROWNUM<=1000000
      ) t2 WHERE  rn>=999990 
    );

令人困惑的是，虽然5号语句检索出来的数据范围是正确的，但是最终的顺序是被打乱的，也就是说id虽然范围是在999990-1000000中，但相互间是没有顺序的，当然到这一步已经没有什么难度了，于是我写出了最终的语句：

6. SELECT * FROM test 
   WHERE ROWID IN (
      SELECT rid FROM (
        SELECT rid, ROWNUM AS rn FROM (
          SELECT ROWID rid FROM test
          WHERE a1 LIKE '%%'
          ORDER BY id
        ) t1 WHERE  ROWNUM<=1000000
      ) t2 WHERE  rn>=999990 
    ) ORDER BY id;
至此一切OK，为了对提升的效率有个直观的理解，我又对1、2、4、6号语句进行了测试（测试数据表test共1011003条记录），各测试三次去平均值，结果如下：

1号语句（两层嵌套，而且结果并不符合预期）：21.98秒
2号语句（三层嵌套，结果符合预期，但实在是太慢了。。。）：48.62秒
4号语句（采用WHERE id IN …，结果符合预期，效率极大提高）：11.49秒
6号语句（采用WHERE ROWID IN …，结果符合预期，效率最高）：5.98秒

以上是我对Oracle中分页排序查询语句执行效率的一点理解，如果有什么错误的地方请大家指正，谢谢！