Oracle索引
1. 存储类型
索引在各种关系型数据库系统中都是举足轻重的组成部分，其对于提高检索数据的速度起至关重要的作用。在Oracle中，索引基本分为以下几种：B*Tree索引，反向索引，降序索引，位图索引，函数索引，interMedia全文索引等。本文主要就前6种索引进行分析。
首先给出各种索引的简要解释：
b*tree index：几乎所有的关系型数据库中都有b*tree类型索引，也是被最多使用的。其树结构与二叉树比较类似，根据rid快速定位所访问的行。
反向索引：反转了b*tree索引码中的字节，是索引条目分配更均匀，多用于并行服务器环境下，用于减少索引叶的竞争。
降序索引：8i中新出现的索引类型，针对逆向排序的查询。
位图索引：使用位图来管理与数据行的对应关系，多用于OLAP系统。
函数索引：这种索引中保存了数据列基于function返回的值，在select * from table where function（column）=value这种类型的语句中起作用。
B*Tree索引
B*Tree索引是最常见的索引结构，默认建立的索引就是这种类型的索引。B*Tree索引在检索高基数数据列（高基数数据列是指该列有很多不同的值）时提供了最好的性能。当取出的行数占总行数比例较小时B-Tree索引比全表检索提供了更有效的方法。但当检查的范围超过表的10%时就不能提高取回数据的性能。B-Tree索引是基于二叉树的，由分支块（branch block）和叶块（leaf block）组成。在树结构中，位于最底层底块被称为叶块，包含每个被索引列的值和行所对应的rowid。在叶节点的上面是分支块，用来导航结构，包含了索引列（关键字）范围和另一索引块的地址，如图26-1所示。
假设我们要索引中值为80的行，从索引树的最上层入口开始，定位到大于等于50，然后往左，到第2个分支块，定位为75－100，最后再定位到叶块上，到80所对应的rowid，然后根据rowid去读取数据块获取数据。如果查询条件是范围选择的，比如where column >20 and column <80，那么会先定位到第一个包含20的叶块，然后横向查其他的叶块，直到到包含80的块为止，不用每次都从入口进去再重新定位。
反向索引
反向索引是B*Tree索引的一个分支，它的设计是为了运用在某些特定的环境下的。Oracle推出它的主要目的就是为了降低在并行服务器（Oracle Parallel Server）环境下索引叶块的争用。当B*Tree索引中有一列是由递增的序列号产生的话，那么这些索引信息基本上分布在同一个叶块，当用户修改或访问相似的列时，索引块很容易产生争用。反向索引中的索引码将会被分布到各个索引块中，减少了争用。反向索
引反转了索引码中每列的字节，通过dump（）函数我们可以清楚得看见它做了什么。举个例子：1，2，3三个连续的数，用dump()函数看它们在Oracle内部的表示方法。
SQL> select 'number',dump(1,16) from dual
2 union all select 'number',dump(2,16) from dual
3 union all select 'number',dump(3,16) from dual;
'NUMBE DUMP(1,16)
------ -----------------
number Typ=2 Len=2: c1,2 （1）
number Typ=2 Len=2: c1,3 （2）
number Typ=2 Len=2: c1,4 （3）
再对比一下反向以后的情况：
SQL> select 'number',dump(reverse(1),16) from dual
2 union all select 'number',dump(reverse(2),16) from dual
3 union all select 'number',dump(reverse(3),16) from dual;
'NUMBE DUMP(REVERSE(1),1
------ -----------------
number Typ=2 Len=2: 2,c1 （1）
number Typ=2 Len=2: 3,c1 （2）
number Typ=2 Len=2: 4,c1 （3）
我们发现索引码的结构整个颠倒过来了，这样1，2，3个索引码基本上不会出现在同一个叶块里，所以减少了争用。不过反向索引又一个缺点就是不能在所有使用常规索引的地方使用。在范围搜索中其不能被使用，例如，where column>value，因为在索引的叶块中索引码没有分类，所以不能通过搜索相邻叶块完成区域扫描。
函数索引
基于函数的索引也是8i以来的新产物，它有索引计算列的能力，它易于使用并且提供计算好的值，在不修改应用程序的逻辑上提高了查询性能。使用基于函数的索引有几个先决条件：
（1）必须拥有QUERY REWRITE（本模式下）或GLOBAL QUERY REWRITE（其他模式下）权限。
（2）必须使用基于成本的优化器，基于规则的优化器将被忽略。
（3）必须设置以下两个系统参数：
QUERY_REWRITE_ENABLED=TRUE
QUERY_REWRITE_INTEGRITY=TRUSTED
可以通过alter system set,alter session set在系统级或线程级设置，也可以通过在a添加实现。
这里举一个基于函数的索引的例子：
SQL> create index test.ind_fun stindex(upper(a));
索引已创建。
SQL> insert into testindex values('a',2);
已创建 1 行。
SQL> commit;
提交完成。
SQL> select /*+ RULE*/* stindex where upper(a)='A';
A B
-- ----------
a 2
Execution Plan
----------------------------------------------------------
0 SELECT STATEMENT Optimizer=HINT: RULE
1 0 TABLE ACCESS (FULL) OF 'TESTINDEX'
(优化器选择了全表扫描)
--------------------------------------------------------------------
SQL> select * stindex where upper(a)='A';
A B
-- ----------
a 2
Execution Plan
----------------------------------------------------------
0 SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE (Cost=2 Card=1 Bytes=5)
1 0 TABLE ACCESS (BY INDEX ROWID) OF 'TESTINDEX' (Cost=2 Card=
1 Bytes=
5)
2 1 INDEX (RANGE SCAN) OF 'IND_FUN' (NON-UNIQUE) (Cost=1 Car
d=1)(使用了ind_fun索引)
降序索引
降序索引是8i里面新出现的一种索引，是B*Tree的另一个衍生物，它的变化就是列在索引中的储存方式从升序变成了降序，在某些场合下降序索引将会起作用。举个例子，我们来查询一张表并进行排序：
SQL> select * from test where a between 1 and 100 order by a desc，b asc;
已选择100行。
Execution Plan
----------------------------------------------------------
0 SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE (Cost=2 Card=100 Bytes=400)
1 0 SORT(ORDER BY)(Cost=2 Card=100 Bytes=400)
2 1 INDEX (RANGE SCAN) OF 'IND_BT' (NON-UNIQUE) (Cost=2 Card=100 Bytes=400)
这里优化器首先选择了一个索引范围扫描，然后还有一个排序的步骤。如果使用了降序索引，排序的过程会被取消。
SQL> create index test.ind_desc strev(a desc，b asc);
索引已创建。
SQL> analyze index test.ind_desc compute statistics;
索引已分析
再来看下执行路径：
SQL> select * from test where a between 1 and 100 order by a desc，b asc;
已选择100行。
Execution Plan（SQL执行计划，稍后会讲解如何使用）。
----------------------------------------------------------
0 SELECT STATEMENT Optimizer=CHOOSE (Cost=2 Card=100 Bytes=400)
1 0 INDEX (RANGE SCAN) OF 'IND_DESC' (NON-UNIQUE) (Cost=2 Card=100 Bytes=400)
我们看到排序过程消失了，这是因为创建降序索引时Oracle已经把数据都按降序排好了。
另外一个需要注意的地方是要设置a里面的compatible参数为8.1.0或以上，否则创建时desc关键字将被忽略。
位图索引
位图索引主要用于决策支持系统或静态数据，不支持行级锁定。位图索引最好用于低cardinality列（即列的唯一值除以行数为一个很小的值，接近零），例如又一个“性别”列，列值有“Male”，“Female”，“Null”等3种，但一共有300万条记录，那么3/3000000约等于0，这种情况下最适合用位图索引。
位图索引可以是简单的（单列）也可以是连接的（多列），但在实践中绝大多数是简单的。在这些列上多位图索引可以与AND或OR操作符结合使用。位图索引使用位图作为键值，对于表中的每一数据行位图包含了TRUE（1）、FALSE（0）、或NULL值。位图索引的位图存放在B-Tree结构的页节点中。B-Tree结构使查位图非常方便和快速。另外，位图以一种压缩格式存放，因此占用的磁盘空间比B-Tree索引要小得多。位图索引的格式如表26-1所示。
表26-1 位图索引的格式
行
值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Male 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1
Female 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0
Null 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0
如果搜索where gender=’Male’，要统计性别是”Male”的列
行数的话，Oracle很快就能从位图中到共3行即第1，9，10行是符合条件的；如果要搜索where gender=’Male’ or gender=’Female’的列的行数的话，也很容易从位图中到共8行即1，2，3，4，7，8，9，10行是符合条件的。如果要搜索表的值的话，那么Oracle会用内部的转换函数将位图中的相关信息转换成rowid来访问数据块。
2. 索引扫描方式
这里介绍CBO根据统计数值得知进行全Oracle索引扫描比进行全表扫描更有效时，才进行全Oracle索引扫描，而且此时查询出的数据都必须从索引中可以直接得到。
学习Oracle时，你可能会遇到Oracle索引扫描问题，这里将介绍Oracle索引扫描问题的解决方法，在这里拿出来和大家分享一下。根据索引的类型与where限制条件的不同，有4种类型的Oracle索引扫描：
◆索引唯一扫描(index unique scan)
◆索引范围扫描(index range scan)
◆索引全扫描(index full scan)
◆索引快速扫描(index fast full scan)
(1) 索引唯一扫描(index unique scan)
通过唯一索引查一个数值经常返回单个ROWID。如果该唯一索引有多个列组成(即组合索引)，则至少要有组合索引的引导列参与到该查询中，如创建一个索引：create index idx_test on emp(ename, deptno, loc)。则select ename from emp where ename = ‘JACK’ and deptno = ‘DEV’语句可以使用该索引。如果该语句只返回一行，则存取方法称为索引唯一扫描。而select ename from emp where deptno = ‘DEV’语句则不会使用该索引，因为where子句种没有引导列。如果存在UNIQUE 或PRIMARY KEY 约束(它保证了语句只存取单行)的话，Oracle经常实现唯一性扫描。
使用唯一性约束的例子：
(2) 索引范围扫描(index range scan)
使用一个索引存取多行数据，同上面一样，如果索引是组合索引，如(1)所示，而且select ename from emp where ename = ‘JACK’ and deptno = ‘DEV’语句返回多行数据，虽然该语句还是使用该组合索引进行查询，可此时的存取方法称为索引范围扫描。在唯一索引上使用索引范围扫描的典型情况下
是在谓词(where限制条件)中使用了范围操作符(如>、<、<>、>=、<=、between)
使用索引范围扫描的例子：
在非唯一索引上，谓词col = 5可能返回多行数据，所以在非唯一索引上都使用索引范围扫描。
使用index rang scan的3种情况：
(a) 在唯一索引列上使用了range操作符(> < <> >= <= between)
(b) 在组合索引上，只使用部分列进行查询，导致查询出多行
(c) 对非唯一索引列上进行的任何查询。
(3) 索引全扫描(index full scan)
与全表扫描对应，也有相应的全Oracle索引扫描。在某些情况下，
可能进行全Oracle索引扫描而不是范围扫描，需要注意的是全Oracle索引扫描只在CBO模式下才有效。 CBO根据统计数值得知进行全Oracle索引扫描比进行全表扫描更有效时，才进行全Oracle索引扫描，而且此时查询出的数据都必须从索引中可以直接得到。
全Oracle索引扫描的例子：
(4) 索引快速扫描(index fast full scan)
扫描索引中的所有的数据块，与 index full scan很类似，但是一个显著的区别就是它不对查询出的数据进行排序，即数据不是以排序顺序被返回。在这种存取方法中，可以使用多块读功能，也可以使用并行读入，以便获得最大吞吐量与缩短执行时间。
索引快速扫描的例子：
3. 索引散记
3.1优化器模式
ORACLE的优化器共有3种:
a. RULE (基于规则) b. COST (基于成本) c. CHOOSE (选择性)
为了使用基于成本的优化器(CBO, Cost-Based Optimizer) , 你必须定期更新统计信息，以保证数据库中的对象统计信息(object statistics)的准确性.
如果数据库的优化器模式设置为选择性(CHOOSE)，那么实际的优化器模式将和是否运行过analyze命令有关. 如果table已经被analyze过, 优化器模式将自动成为CBO , 反之，数据库将采用RULE形式的优化器。
3.2访问Table的方式
ORACLE 采用两种访问表中记录的方式:
a. 全表扫描
全表扫描就是顺序地访问表中每条记录. ORACLE采用一次读入多个数 据块(database block)的方式优化全表扫描。
oracle 时间转换b. 索引扫描
你可以采用基于ROWID的访问方式情况，提高访问表的效率, ROWID包含了表中记录的物理位置信息.ORACLE采用索引(INDEX)实现了数据和存放数据的物理位置(ROWID)之间的联系. 通常索引提供了快速访问ROWID的方法，因此那些基于索引列的查询就可以得到性能上的提高.
其中ORACLE对索引又有两种访问模式.
a)索引唯一扫描 ( INDEX UNIQUE SCAN)
大多数情况下, 优化器通过WHERE子句访问INDEX.
例如:
表LOADING有两个索引 : 建立在LOADING列上的唯一性索引LOADING_PK和建立在MANAGER列上的非唯一性索引IDX_MANAGER.
SELECT loading
FROM LOADING
WHERE LOADING = ‘ROSE HILL’;
在内部 , 上述SQL将被分成两步执行, 首先 , LOADING_PK 索引将通过索引唯一扫描的方式被访问 , 获得相对应的ROWID, 通过ROWID访问表的方式执行下一步检索.
如果被检索返回的列包括在INDEX列中,ORACLE将不执行第二步的处理(通过ROWID访问表). 因为检索数据保存在索引中, 单单访问索引就可以完全满足查询结果.
下面SQL只需要INDEX UNIQUE SCAN 操作.
SELECT LOADING
FROM LOADING
WHERE LOADING = ‘ROSE HILL’;
b)索引范围查询(INDEX RANGE SCAN)
适用于两种情况:
1. 基于一个范围的检索
2. 基于非唯一性索引的检索
例1:
SELECT LOADING
FROM LOADING
WHERE LOADING LIKE ‘M%’;
WHERE子句条件包括一系列值, ORACLE将通过索引范围查询的方式查询LODGING_PK . 由于索引范围查询将返回一组值, 它的效率就要比索引唯一扫描
低一些.
例2:
SELECT LOADING
FROM LOADING
WHERE MANAGER = ‘BILL GATES’;
这个SQL的执行分两步, IDX_MANAGER的索引范围查询(得到所有符合条件记录的ROWID) 和下一步同过ROWID访问表得到LOADING列的值. 由于IDX_MANAGER是一个非唯一性的索引，数据库不能对它执行索引唯一扫描.
由于SQL返回LOADING列，而它并不存在于IDX_MANAGER索引中, 所以在索引范围查询后会执行一个通过ROWID访问表的操作.
WHERE子句中, 如果索引列所对应的值的第一个字符由通配符(WILDCARD)开始, 索引将不被采用.
SELECT LOADING
FROM LOADING
WHERE MANAGER LIKE ‘％HANMAN’;
在这种情况下，ORACLE将使用全表扫描.
3.3 SQL调优的本质就是调整执行计划。
在好多情况下，oracle自动选择的执行计划并不是最优的，这时需要我们人工去干预。(什么是执行计划?)
对SQL调优基本步骤：
a) 捕获SQL语句
b) 产生SQL语句的执行计划；
c) 验证统计信息(SQL语句涉及到的表格是否做过分析)，表格信息(结果集的记录数，索引)，字段上面数据分布特点
d) 通过手工收集到的信息，形成自己理想的执行计划。
e) 如果做过分析，则重新分析相关表格或者做柱状图分析。
f) 如果没有做过分析，则通过尝试不同的Hint，从而获得合适的执行计划。
g) 当我们正常无法调优到位时，可以打开10053事件打开优化器的跟踪，看看Oracle如何选择的.
alter session set events='10053 trace name context forever,level 2';
3.4 如何捕获SQL语句
捕获SQL语句的方法有如下几种：
1．SQL TRACE或10046跟踪某个模块。
2．PERFSTAT性能统计包，使用方法见附录二。
3．V＄SQL，V＄SESSION_WAIT，V＄SQL_TEXT
3.5 如何查看执行计划
查看SQL语句的执行计划有以下几种：
1．Set autotrace on(set autotrace traceonly exp)
2．Explain plan for …..
@?/rdbms/admin/utlxpls.sql
3．V＄SQL_PLAN视图
column operation format a16
column "Query Plan" format a60
column options format a15
column object_name format a20
column id format 99
select id,lpad(' ',2*(level-1))||operation||' '||options||' '||object_name||' '
||decode(id,0,'Cost = '||position) "Query Plan"
from (select *
from v＄sql_plan
where address='&a') sql_plan
start with id = 0
connect by prior id = parent_id
/
4．第三方工具，如pl/sql developer,TOAD
3.6 SQL语句主要的连接方法
a) Nested-loop join
适合于小表(几千条，几万条记录)与大表做联接
在联接列上有索引。
分内表和
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