數據庫性能優化之SQL語句優化（上）

1、問題的提出

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，複雜視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的問題之一。

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可，而是要寫出高質量的SQL語句，提升系統的可用性。

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，通常就這種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。

2、SQL語句編寫注意問題

下面就某些SQL語句的where子句編寫中須要注意的問題做詳細介紹。在這些where子句中，即便某些列存在索引，可是因爲編寫了劣質的SQL，系統在運行該SQL語句時也不能使用該索引，而一樣使用全表掃描，這就形成了響應速度的極大下降。

1. 操做符優化

(a) IN 操做符

用IN寫出來的SQL的優勢是比較容易寫及清晰易懂，這比較適合現代軟件開發的風格。可是用IN的SQL性能老是比較低的，從Oracle執行的步驟來分析用IN的SQL與不用IN的SQL有如下區別：

ORACLE試圖將其轉換成多個表的鏈接，若是轉換不成功則先執行IN裏面的子查詢，再查詢外層的表記錄，若是轉換成功則直接採用多個表的鏈接方式查詢。因而可知用IN的SQL至少多了一個轉換的過程。通常的SQL均可以轉換成功，但對於含有分組統計等方面的SQL就不能轉換了。

推薦方案：在業務密集的SQL當中儘可能不採用IN操做符，用EXISTS 方案代替。

(b) NOT IN操做符

此操做是強列不推薦使用的，由於它不能應用表的索引。

推薦方案：用NOT EXISTS 方案代替

(c) IS NULL 或IS NOT NULL操做（判斷字段是否爲空）

判斷字段是否爲空通常是不會應用索引的，由於索引是不索引空值的。不能用null做索引，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。

也就是說若是某列存在空值，即便對該列建索引也不會提升性能。任何在where子句中使用is null或is not null的語句優化器是不容許使用索引的。

推薦方案：用其它相同功能的操做運算代替，如：a is not null 改成 a>0 或a>’’等。不容許字段爲空，而用一個缺省值代替空值，如申請中狀態字段不容許爲空，缺省爲申請。

(d) > 及 < 操做符（大於或小於操做符）

大於或小於操做符通常狀況下是不用調整的，由於它有索引就會採用索引查找，但有的狀況下能夠對它進行優化，如一個表有100萬記錄，一個數值型字段A，30萬記錄的A=0，30萬記錄的A=1，39萬記錄的A=2，1萬記錄的A=3。那麼執行A>2與A>=3的效果就有很大的區別了，由於A>2時ORACLE會先找出爲2的記錄索引再進行比較，而A>=3時ORACLE則直接找到=3的記錄索引。

(e) LIKE操做符

LIKE操做符能夠應用通配符查詢，裏面的通配符組合可能達到幾乎是任意的查詢，可是若是用得很差則會產生性能上的問題，如LIKE ‘%5400%’ 這種查詢不會引用索引，而LIKE ‘X5400%’則會引用範圍索引。

一個實際例子：用YW_YHJBQK表中營業編號後面的戶標識號可來查詢營業編號 YY_BH LIKE ‘%5400%’ 這個條件會產生全表掃描，若是改爲YY_BH LIKE ’X5400%’ OR YY_BH LIKE ’B5400%’ 則會利用YY_BH的索引進行兩個範圍的查詢，性能確定大大提升。

帶通配符(%)的like語句：

一樣以上面的例子來看這種狀況。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系統不使用last_name的索引。在不少狀況下可能沒法避免這種狀況，可是必定要心中有底，通配符如此使用會下降查詢速度。然而當通配符出如今字符串其餘位置時，優化器就能利用索引。在下面的查詢中索引獲得了使用：

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

(f) 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 gc_dfys
union
select * from ls_jg_dfys

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 gc_dfys
union all
select * from ls_jg_dfys

(g) 聯接列

對於有聯接的列，即便最後的聯接值爲一個靜態值，優化器是不會使用索引的。咱們一塊兒來看一個例子，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)，如今要查詢一個叫比爾.克林頓(Bill Cliton)的職工。

下面是一個採用聯接查詢的SQL語句：

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

上面這條語句徹底能夠查詢出是否有Bill 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。

where first_name ='Beill' and last_name ='Cliton';

(h) Order by語句

ORDER BY語句決定了Oracle如何將返回的查詢結果排序。Order by語句對要排序的列沒有什麼特別的限制，也能夠將函數加入列中(象聯接或者附加等)。任何在Order by語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語句以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語句以使用索引，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。

(i) NOT

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符號取反。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子句中顯式地加入NOT詞，NOT仍在運算符中，見下例：

where status <>'INVALID';

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同樣，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Oracle對salary列使用索引，而第一種查詢則不能使用索引。

2. SQL書寫的影響

(a) 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 zl_yhjbqk

B程序員寫的爲 Select * from dlyx.zl_yhjbqk（帶表全部者的前綴）

C程序員寫的爲 Select * from DLYX.ZLYHJBQK（大寫表名）

D程序員寫的爲 Select *  from DLYX.ZLYHJBQK（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。

(b) WHERE後面的條件順序影響

WHERE子句後面的條件順序對大數據量表的查詢會產生直接的影響。如：

Select * from zl_yhjbqk where dy_dj = '1KV如下' and xh_bz=1
Select * from zl_yhjbqk where xh_bz=1 and dy_dj = '1KV如下'

以上兩個SQL中dy_dj（電壓等級）及xh_bz（銷戶標誌）兩個字段都沒進行索引，因此執行的時候都是全表掃描，第一條SQL的dy_dj = ’1KV如下’條件在記錄集內比率爲99%，而xh_bz=1的比率只爲0.5%，在進行第一條SQL的時候99%條記錄都進行dy_dj及xh_bz的比較，而在進行第二條SQL的時候0.5%條記錄都進行dy_dj及xh_bz的比較，以此能夠得出第二條SQL的CPU佔用率明顯比第一條低。

(c) 查詢表順序的影響

在FROM後面的表中的列表順序會對SQL執行性能影響，在沒有索引及ORACLE沒有對錶進行統計分析的狀況下，ORACLE會按表出現的順序進行連接，因而可知表的順序不對時會產生十分耗服物器資源的數據交叉。（注：若是對錶進行了統計分析，ORACLE會自動先進小表的連接，再進行大表的連接）

3. SQL語句索引的利用

(a) 對條件字段的一些優化

採用函數處理的字段不能利用索引，如：

substr(hbs_bh,1,4)=’5400’

優化處理：

hbs_bh like ‘5400%’

trunc(sk_rq)=trunc(sysdate)

優化處理：

sk_rq>=trunc(sysdate) and sk_rq

進行了顯式或隱式的運算的字段不能進行索引，如：

ss_df+20>50

優化處理：

ss_df>30

‘X’ || hbs_bh>’X5400021452’

優化處理：

hbs_bh>’5400021542’

sk_rq+5=sysdate

優化處理：

sk_rq=sysdate-5

hbs_bh=5401002554

優化處理：

hbs_bh=’ 5401002554’

注：此條件對hbs_bh 進行隱式的to_number轉換，由於hbs_bh字段是字符型。

條件內包括了多個本表的字段運算時不能進行索引，如：

hbs_bh=5401002554

優化處理：

hbs_bh=’ 5401002554’

注：此條件對hbs_bh 進行隱式的to_number轉換，由於hbs_bh字段是字符型。

條件內包括了多個本表的字段運算時不能進行索引，如：

ys_df>cx_df

沒法進行優化

qc_bh || kh_bh=’5400250000’

優化處理：

qc_bh=’5400’ and kh_bh=’250000’