高效执行计划优化SQL的高性能策略

在ORACLE数据库中，执行计划的选择是关键优化点。所有可能的执行计划形成一个树型结构，通过有效遍历可以估算出最优的执行计划。通常由于时间限制，不可能遍历所有可能性，因此可能会选择出不正确的执行计划。

为了执行语句，Oracle可能必须实现多个步骤，包括物理检索数据行或准备数据行供用户使用。这些步骤的组合被称为执行计划。执行计划是SQL优化中最复杂和关键的部分，了解ORACLE内部的执行方式对选择最佳执行计划至关重要。执行计划对于DBA来说至关重要，如同财务报表对财务人员一样。我们面临的主要问题是如何获取和分析执行计划，以发现性能问题的根源。

Oracle的执行计划机制是数据库优化的关键，它决定了SQL查询如何高效地执行。在Oracle数据库中，SQL语句的执行过程包括多个步骤，从语法检查到生成执行计划，再到建立二进制代码，每一步都对查询性能产生影响。特别是生成执行计划阶段，对于涉及多表连接的复杂查询，这个阶段可能导致显著的性能瓶颈。当SQL语句进入Oracle的库缓存，首先会进行语法检查，确保SQL语句的结构正确。接着是语义分析，验证表和列的名称是否与数据字典一致。接下来，系统会检查是否存在该SQL语句的轮廓，即已有的执行计划。如果没有，Oracle将基于成本的优化规则和数据字典中的统计信息来决定最佳的执行计划。对于连接多个表的查询，Oracle需要评估所有可能的表连接顺序。例如，六个表的连接有720种可能，而15个表的连接则超过1万亿种可能。这个过程在大型数据集上会非常耗时，特别是当优化器需要检查所有可能的组合时。为了控制这个过程，Oracle提供了optimizer_search_limit参数，允许用户设置优化器评估的最大连接组合数量。默认情况下，如果表的数量小于optimizer_search_limit，优化器会考虑所有可能的组合。同时，optimizer_max_permutations参数设定了优化器考虑的组合数目的上限。这两个参数共同作用，限制了优化器的工作量，避免在大型查询中浪费过多时间。此外，可以使用\"ordered\"提示来手动指定表的连接顺序，这有助于优化器更快地找到最佳方案，特别是在处理大量表连接时。例如，通过在查询中使用\"/+ ordered use_nl(bonus) parallel(e, 4) /\"这样的提示，可以指示优化器按照特定的顺序执行连接，并使用嵌套循环（nested loop）和并行执行（parallel）等策略。总结来说，理解Oracle的执行计划机制并有效地利用optimizer_search_limit和optimizer_max_permutations参数，以及\"ordered\"提示，是提升查询性能的关键。通过合理控制优化器的工作方式和表连接顺序，可以显著减少查询的准备时间，尤其对于大型和复杂查询，这种优化尤为重要。

在ORACLE+SQL性能优化中，执行计划的步骤涉及从EMP表和SALGRADE表读取所有行（第３步和第６步）。第５步利用PK_DEPTNO索引查找第３步返回的每个DEPTNO值，并检索与DEPT表相关联的行的ROWID。第４步从DEPT表中检索出第５步返回的行。操作包括行源上的关联、排序和过滤等。第２步实现嵌套循环操作，连接第３步和第４步的行源，并将结果行返回到第１步。最终，第１步执行过滤操作，消除第２步中与第６步具有相应行的行，并返回剩余行给用户或应用。

在执行SQL语句之前，Oracle必须详细分析其执行计划，然后根据计划进行操作。Oracle的优化器采用基于规则的优化（RBO）和基于代价的优化（CBO）两种方式来完成这一分析工作。在RBO模式下，优化器根据内部预设规则处理SQL语句，例如利用索引来加速where子句的查询。而CBO模式则更侧重于计算语句执行的CPU和内存代价。Oracle10g版本以后取消了对RBO模式的支持，推荐使用CBO模式以提升查询性能。

ORACLE SQL性能优化中的关键步骤包括从EMP表和SALGRADE表读取所有行，并在PK_DEPTNO索引中查找每个DEPTNO值，进而检索与DEPT表相关联的行。执行计划的第二步实现嵌套循环操作，将第三步和第四步的结果行连接起来并返回。最终，第一步完成一个过滤器操作，消除不必要的行并返回结果给用户或应用。

在执行计划的步骤中，第三步和第六步分别从EMP表和SALGRADE表中读取所有行。第五步使用PK_DEPTNO索引查找第三步返回的每个DEPTNO值，确定与DEPT表相关联的行的ROWID。第四步从DEPT表中检索第五步返回的行的ROWID。标有黑色框的步骤在行源上执行操作，如表间连接、排序或过滤。第二步实现嵌套循环操作，将第三步和第四步的行源进行连接并返回到第一步。第一步完成过滤操作，接收第二步和第六步的行源，消除第二步中在第六步有对应行的行，并将剩余行返回给用户或应用程序。

执行计划的步骤第3步和第6步分别从EMP表和SALGRADE表读取所有行。第5步在PK_DEPTNO索引中查找第3步返回的每个DEPTNO值，并找出与DEPT表相关联的那些行的ROWID。第4步从DEPT表中检索出第5步返回的那些行的ROWID。步骤在行源上执行操作，如表之间的关联、排序或过滤。第2步实现嵌套的循环操作，接收来自第3步和第4步的行源，将第3步源的每一行与第4步中相应的行连接在一起，然后返回结果行到第1步。第1步完成一个过滤器操作，接收来自第2步和第6步的行源，消除第2步中有相应行且第6步有相应行的那些行，并将来自第2步剩余的行返回给发出语句的用户或应用。

在ORACLE数据库中，执行计划中的步骤顺序并不是按照它们编号的顺序来执行的。ORACLE首先执行作为叶子节点出现的步骤（例如步骤3、5、6）。每个步骤返回的行被称为下一个步骤的行源。然后，ORACLE按照特定的顺序执行父步骤：首先执行步骤3，并逐行将结果返回给步骤2。对于步骤3返回的每一行，ORACLE依次执行步骤5，并将ROWID结果返回给步骤4。ORACLE继续执行步骤4，并将结果行返回给步骤2。最后，ORACLE执行步骤2，将来自步骤3和步骤4的结果行返回给步骤1。如果有结果行，ORACLE最后执行步骤6，并将其返回给步骤1。如果步骤6返回行，ORACLE将再次返回来自步骤2的行给发出SQL语句的用户。