Oracle數據庫的sql語句性能優化

　　在應用系統開發初期，因爲開發數據庫數據比較少，對於查詢sql語句，複雜試圖的編寫等體會不出sql語句各類寫法的性能優劣，可是若是將應用系統提交實際應用後，隨着數據庫中數據的增長，系統的響應速度就成爲目前系統須要解決的最主要問題之一。系統優化中一個很重要的方面就是sql語句的優化。對於海量數據，劣質sql語句和優質sql語句之間的速度差異能夠達到上百倍，可見對於一個系統不是簡單地能實現其功能就行，而是要寫出高質量的sql語句，提升系統的可用性。

　　Oracle的sql調優第一個複雜的主題，甚至須要長篇概論來介紹OracleSQL調優的細微差異。不過有一些基本的規則是每一個OracleDBA都須要聽從的，這些規則能夠改善他們系統的性能。

　　sql調優的目標是簡單的：消除沒必要要的大表全表搜索。沒必要要的全表搜索致使大量沒必要要的磁盤I/O，從而拖慢整個數據庫的性能，對於沒必要要的全表搜索來講，最多見的調優方法是增長索引，能夠在表中加入標準的B樹索引，也能夠加入位圖索引和基於函數的索引。要決定是否消除一個全表搜索，你能夠仔細檢查索引搜索的I/O開銷和全表搜索的開銷，它們的開銷和數據塊的讀取和可能的並行執行有關，並將二者做對比。

　　另外，在全表搜索是一個最快的訪問方法時，將小表的全表搜索放到緩存（內存）中，也是一個很是明智的選擇。咱們會發現如今誕生了不少基於內存的數據庫管理系統，將整個數據庫置於內存之中，性能將獲得質的飛躍。

1、與索引相關的性能優化

　　在多數狀況下，Oracle使用索引來更快地遍歷表，優化器主要根據定義的索引來提升性能。可是，若是在sql語句的where子句中寫的sql代碼不合理，就會形成優化器刪去索引而使用全表掃描，通常這種sql語句就是所謂的劣質sql語句。在編寫sql語句時咱們應清楚優化器根據何種原則來刪除索引，這有助於寫出高性能的sql語句。

1.IS NULL 與 IS NOT NULL

　　不能用null作索引，任何包含null值的列都將不會被包含在索引中，即便索引有多列這樣的狀況下，只要這些列中有一列含有null，該列就會從索引中排除。也就是說某列存在空值，即便對該列創建索引也不會提升性能。任何在where子句中使用is null或者is nou null的語句優化器是不容許使用索引的。

2.聯接列

　　對於有聯接的列，即便最後的聯接列爲一個靜態值，優化器是不會使用索引的。來看個例子，假定有一個職工表（employee），對於一個職工的姓和名分紅兩列存放（FIRST_NAME和LAST_NAME），如今要查詢一個叫Beill Cliton的職工。

　　下面是一個採用聯接查詢的sql語句：

select * from employee where first_name ||''|| last_name = 'Beill Cliton';

　　上面這條語句徹底能夠查詢出是否有Beill Cliton這個員工，可是這裏須要注意，系統優化器對基於LAST_NAME建立的索引沒有使用，當採用下面這種sql語句的編寫，Oracle系統就能夠採用基於LAST_NAME建立的索引：

select * from employee where first_name = 'Beill' and last_name = 'Cliton';

3.帶通配符（%）的like語句

　　一樣拿上面的例子，目前的需求是這樣的，要求在職工表中查詢名字中包含Cliton的人，能夠採用以下的查詢sql語句：

select * from employee where last_name like '%Cliton%';

　　這裏因爲通配符（%）在搜尋詞首出現，因此Oracle系統沒法使用last_name的索引。在不少狀況下可能沒法避免這種狀況，可是必定要內心有底，通配符這樣使用會下降查詢速度。然而當通配符出如今字符串其它位置時，優化器就能利用索引，在下面的查詢中索引就獲得了使用：

select * from employee where last_name like 'C%';

　　該語句查詢全部姓名以C開頭的，這徹底知足索引的要求，由於索引自己就是一個排序的列。

4.ORDER BY 子句

　　ORDER BY子句決定了Oracle如何將返回的查詢結果排序。該子句對要排序的列沒有什麼特別的限制，也能夠將函數加入到列中（象聯接或者附加等）。任何在該子句的非索引項或者有計算表達式都將下降查詢速度。

　　仔細檢查order by子語句找出非索引項或者表達式，它們會下降性能。解決這個問題的辦法就是重寫order by子句以使用索引，也能夠爲所使用的列創建另一個索引，同時應絕對避免在order by子句中使用表達式。

5.NOT 關鍵字

　　咱們在查詢時常常在where子句使用一些邏輯表達式，如大於、小於、等於以及不等於等等，也可使用and（與）、or（或）以及not（非）。NOT可用來對任何邏輯運算取反。下面是一個NOT子句的例子：

... where not(status = 'VALID');

　　若是要使用NOT，則應在取反的短語前面加上括號，並在短語前面加上NOT運算符。NOT運算符包含在另一個邏輯運算符中，這就是不等於（<>）運算符。換句話說，即便不在查詢where子句中加入NOT關鍵字，NOT仍在運算符中，見下例：

... where status <> 'VALID';

　　再看下面這個例子：

select * from employee where salary <> 3000;

　　對這個查詢，能夠改寫爲不使用NOT：

select * from employee where salary < 3000 or salary > 3000;

　　雖然這兩種查詢的結果是同樣的，可是第二種查詢方案會比第一種查詢方案更快些。第二種查詢容許Oralce對salary列使用索引，而第一種查詢不能使用索引。

6.IN 和 EXISTS

　　有時候會將一列和一系列值相比較，最簡單的辦法就是在where子句中使用子查詢。在where子句中可使用兩種格式的子查詢。

　　第一種格式是使用IN操做符：

... where column in (select * from ... where ...);

　　第二種格式是使用EXISTS操做符：

... where exists (select 'X' from ... where ...);

　　相信絕大多數人會使用第一種格式，由於它比較容易編寫，而實際上第二種格式要遠比第一種格式的效率高。在Oracle中能夠幾乎將全部的IN操做符子查詢改寫爲使用EXISTS的子查詢。

　　第二種格式中，子查詢以「select 'X'」開始，運用EXISTS子句，無論子查詢從表中抽取什麼數據，它只查看where子句，這樣優化器就沒必要遍歷整個表而僅根據索引就可完成工做（這裏假定在where語句中使用的列存在索引）。相對於IN子句來講，EXISTS使用相連子查詢構造起來要比IN子查詢困難一些。

　　經過使用EXISTS，Oracle系統會首先檢查主查詢，而後運行子查詢直到它找到第一個匹配項，這就節省了時間。Oralce系統在執行IN子查詢時，首先執行子查詢，並將得到的結果列表放在一個加了索引的臨時表中。在執行子查詢以前，系統先將主查詢掛起，待子查詢執行完畢，存放在臨時表中之後再執行主查詢。這也就是使用EXISTS比使用IN一般查詢速度快的緣由。

　　同時應儘量使用NOT EXISTS來代替NOT IN，儘管兩者都使用了NOT（不能使用索引而下降速度），NOT EXISTS要比NOT IN查詢效率更高。

7.<> 不等於符號

　　不等於操做符是永遠不會用到索引的，由於對它的處理只會產生全表掃描。

　　推薦方案：用其它相同功能的操做運算符代替，如

　　a<>0 改成 a>0 or a<0,  a<>'' 改成 a >''

8.避免在索引列上使用計算

　　WHERE子句中，若是索引列是函數的一部分，優化器將不使用索引而使用全表掃描

　　低效：

select ... from dept where SAL * 12 > 25000;

　　高效：

select ... from dept where SAL > 25000/12;

9.老是使用索引的第一個列

　　若是索引是創建在多個列上，只有在它的第一個列（leading column）被where子句引用時，優化器纔會選擇使用該索引。這也是一條簡單而重要的規則，當僅引用索引的第二個列時，優化器使用了全表掃描而忽略了索引。

10.避免改變索引列的類型

　　當比較不一樣數據類型的數據時，Oralce自動對列進行簡單的類型轉換。

　　假設empno是一個數值類型的索引列：

select ... from emp where empno = '123';

　　實際上，通過了Oracle類型轉換，語句轉化爲：

select ... from emp where empno = TO_NUMBER('123');

　　幸運的是，類型轉換沒有發生在索引列上，索引的用途沒有被改變。

　　如今，假設emp_type是一個字符類型的索引列：

select ... from emp where emp_type = 123;

　　這個語句被Oracle轉換爲：

select ... from emp where TO_NUMBER(emp_type) = 123;

　　由於內部發生的類型轉換，這個索引將不會被用到。爲了不Oracle對sql進行隱式的類型轉換，最好把類型轉換用顯示錶現出來。注意當字符和數值比較時，Oracle會優先轉換數值類型到字符類型。

11.須要小心的 WHERE 子句

　　某些select語句中的where子句不使用索引：

• '!='將不使用索引，索引只能告訴你什麼存在於表中，而不能告訴你什麼不存在於表中
• '||'是字符鏈接函數，就像其它函數那樣，停用了索引
• '+'是數學函數，就像其它數學函數那樣，停用了索引
• 相同的索引列不能互相比較，這將會啓動全表掃描

12.其它一些規則

• 若是檢索數據量超過30%的表中記錄數，使用索引將沒有顯著的效率提升
• 在特定狀況下，使用索引也許會比全盤掃描慢，但這是同一個數量級上的區別。而一般狀況下，使用索引比全表掃描要快幾倍乃至幾千倍
• 避免在索引列上使用IS NULL 和IS NOT NULL
• 避免在索引列上使用NOT
• 用EXISTS替代IN、用NOT EXISTS替代NOT IN
• 經過內部函數提升sql效率
• 選擇最有效的表名順序：Oracle的解析器按照從右到左的順序處理from子句中的表名，from子句中寫在最後的表（基礎表）將被最早處理，在from子句中包含多個表的狀況下，你必須選擇記錄條數最少的表做爲基礎表。若是有三個以上的錶鏈接查詢，那就須要選擇交叉表做爲基礎表，交叉表是指被其它表所引用的表
• WHERE子句中的鏈接順序：Oracle採用自下而上的順序解析where子句，根據這個原理，表之間的鏈接必須寫在其它where條件以前，那些能夠過濾掉最大數量記錄的條件必須寫在where子句的末尾

2、與內存相關的優化

1.UNION 操做符

　　UNION在進行表連接後會篩選掉重複的記錄，因此在表連接後會對所產生的結果集進行排序運算，刪除重複的記錄再返回結果。實際大部分應用中是不會產生重複的記錄。最多見的是過程表與歷史表UNION。如：

select * from A union select * from B;

　　這個sql在運行時先取出兩個表的結果，再用排序空間進行排序刪除重複的記錄，最後返回結果集，若是表數據量大的話可能會致使用磁盤進行排序。

　　推薦方案：採用UNION ALL操做符替代UNION，由於UNION ALL操做只是簡單的將兩個結果合併後就返回：

select * from A union all select * from B;

2.SQL書寫的影響

　　同一功能同一性能不一樣寫法sql的影響

　　如，一個sql在A程序員寫的爲：

select * from employee;

　　B程序員寫爲：

select * from scott.employee; （帶表全部者的前綴）

　　C程序員寫爲：

select * from EMPLOYEE; （大寫表名）

　　D程序員寫爲：

select *   from employee; （中間多了空格）

　　以上四個sql在Oracle分析整理以後產生的結果及執行的時間是同樣的，可是從Oracle共享內存SGA的原理，能夠得出Oracle對每一個sql都會對其進行一次分析，而且佔用共享內存，若是將sql的字符串及格式寫得徹底相同則Oracle只會分析一次，共享內存也只會留下一次的分析結果，這不只能夠減小分析sql的時間，並且也能夠減小共享內存重複的信息，oracle也能夠準確統計sql的執行頻率。

3.避免在磁盤中排序

　　當與Oracle創建起一個session時，在內存中就會爲該session分配一個私有的排序區域。若是該鏈接是一個專用的鏈接（dedicated connection），那麼就會根據init.ora中sort_area_size參數的大小在內存中分配一個Program Global Area（PGA）。若是鏈接是經過多線程服務器創建的，那麼排序的空間就在large_pool中分配。不幸的是，對於全部的session，用做排序的內存量都必須是同樣的，咱們不能爲須要更大排序的操做分配額外的排序區域。所以，設計者必須作出一個平衡，在分配足夠的排序區域以免發生大的排序任務時出現磁盤排序（disksorts）的同時，對於那些並不須要進行很大排序的任務，就會出現一些浪費。固然，當排序的空間需求超出了sort_area_size的大小時，這時將會在TEMP表空間中分頁進行磁盤排序。磁盤排序要比內存排序大概慢14000倍。

　　上面咱們已經提到，私有排序區域的大小是由init.ora中的sort_area_size參數決定的。每一個排序所佔用的大小由init.ora中的sort_area_size參數決定。當排序不能在分配的空間中完成時，就會使用磁盤排序的方式，即在Oracle實例中的臨時表空間中進行。

　　磁盤排序的開銷是很大的，有幾個方面的緣由。首先，和內存排序相比較，它們特別慢；並且，磁盤排序會消耗臨時表空間中的資源。Oracle還必須分配緩衝池塊來保持臨時表空間中的塊。不管何時，內存排序都比磁盤排序好，磁盤排序將會令任務變慢，而且會影響Oracle實例的當前任務的執行。還有，過多的磁盤排序將會令freebufferwaits的值特別高，從而令其它任務的數據塊由緩衝中移走。

4.避免使用耗費資源的操做

　　帶有 DISTINCT，UNION，MINUS，INTERSECT，ORDER BY的sql語句回啓動sql引擎執行耗費資源的排序（SORT）功能。DISTINCT須要一次排序操做，而其它的至少須要執行兩次排序。一般，帶有UNION，MINUS，INTERSECT的sql語句均可以用其它方式重寫。若是你的數據庫的sort_area_size調配的好，使用UNION，MINUS，INTERSECT也是能夠考慮的，畢竟它們的可讀性很強。

3、其它性能優化相關技巧

1.刪除重複記錄

　　最高效的刪除重複記錄方法（因使用了ROWID）例子：

delete from emp E where E.ROWID > (select MIN(X.ROWID) from emp X where X.emp_no = E.emp_no);

2.用 TRUNCATE 替代 DELETE

　　當刪除表中的記錄時，在一般狀況下，回滾段（rollback segments）用來存放能夠被恢復的信息。若是你沒有COMMIT事務，Oracle會將數據恢復到刪除以前的狀態（準確地說是恢復到執行刪除以前的狀態），而當運用TRUNCATE時，回滾段再也不存聽任何可被恢復的信息。當命令運行後，數據不能被恢復，所以不多的資源被調用，執行時間也會很短（TRUNCATE只在清空全表適用，TRUNCATE是DDL而不是DML）。

3.SELECT 子句中避免使用 *

　　Oracle在解析的過程當中，會將 * 依次轉換成全部的列名，這個工做是經過查詢數據字典完成的，這意味着將耗費更多的時間。

4.用 WHERE 子句替換 HAVING 子句

　　避免使用having子句，having只會在檢索出全部記錄以後纔對結果集進行過濾，這個處理須要排序、總計等操做。若是能經過where子句限制記錄的數目，那就能減小這方面的開銷。sql語句中on、where、having這三個均可以加條件的子句中，on是最早執行，where次之，having最後，由於on是先把不符合條件的記錄過濾後才進行統計，它就能夠減小中間運算要處理的數據，按理說應該是速度最快的，where也應該比having快點的，由於它過濾數據後才進行sum，在兩個錶鏈接時採用on，因此在一個表的時候，就剩下where跟having比較了。在單表查詢統計的狀況下，若是要過濾的條件沒有涉及到要計算字段，那它們的結果是同樣的，只是where可使用rushmore技術，而having就不能，在速度上後者要慢若是要涉及到計算的字段，就表示在沒計算以前，這個字段的值是不肯定的，where的做用時間是在計算以前就完成的，而having就是在計算以後才起做用的，因此在這種狀況下，二者的結果會不一樣。在多表聯接查詢時，on比where更早起做用，系統首先根據各個表之間的鏈接條件，把多個表合成一個臨時表後，再由where進行過濾，而後再計算，計算完成後再由having進行過濾。因而可知，要想過濾條件起到正確的做用，首先要明白這個條件應該在何時起做用，而後再決定放在哪裏。

5.使用表的別名（Alias）

　　當在sql語句中鏈接多個表時，請使用表的別名並把別名前綴於每一個column上。這樣一來，就能夠減小解析的時間並減小那些由column歧義引發的語法錯誤。

6.用 EXISTS 替代 IN、用 NOT EXISTS 替代 NOT IN

　　在許多基於基礎表的查詢中，爲了知足一個條件，每每須要對另外一個表進行聯接。在這種狀況下，使用EXISTS（或NOT EXISTS）一般將提升查詢的效率。在子查詢中NOT IN子句將執行一個內部的排序和合並。不管在哪一種狀況下，NOT IN都是最低效的（由於它對子查詢中的表執行了一個全表遍歷）。爲了不使用NOT IN，咱們能夠把它改寫成外聯接（OUTER JOIN）或NOT EXISTS。

　　高效：

select * from emp where empno > 0 and EXISTS (select 'X' from dept where dept.deptno = emp.deptno and loc = 'MELB');

　　低效：

select * from emp where empno > 0 and deptno IN (select deptno from dept where loc = 'MELB');

7.用 EXISTS 替換 DISTINCT

　　提交一個對多表信息（好比部門表和僱員表）進行查詢的語句時，避免在select子句中使用distinct。通常能夠考慮用EXISTS替換，EXISTS使查詢更爲迅速，由於RDBMS核心模塊將在子查詢的條件一但知足後，馬上返回結果。

　　高效：

select dept_no, dept_name from dept D where EXISTS (select 'X' from emp E where E.deptno = D.deptno);

　　低效：

select DESTINCT dept_no, dept_name from dept D, emp E where D.deptno = E.deptno;

8.SQL語句使用大寫

　　由於Oracle老是先解析sql語句，把小寫的字母轉換成大寫的再執行

9.用 >= 替代 >

　　高效：

select * from emp where deptno >= 4;

　　低效：

select * from emp where deptno > 3;

　　二者的區別在於，前者DBMS將直接跳到第一個deptno等於4的記錄，然後者將首先定位到deptno=3的記錄而且向前掃描到第一個deptno大於3的記錄。

10.優化 GROUP BY

　　提升group by語句的效率，能夠經過將不須要的記錄在group by以前過濾掉。下面兩個查詢返回相同結果，但第二個就明顯快了許多。

　　低效：

select job, AVG(SAL) from emp group by job having job = 'PRESIDENT' or job = 'MANAGER';

　　高效：

select job, AVG(SAL) from emp where job = 'PRESIDENT' or job = 'MANAGER' group by job;