序
前言
第一篇執行計劃
第1章生成和顯示執行計劃 / 3
1.1生成執行計劃 / 3
1.2顯示執行計劃 / 4
1.2.1通過查詢語句顯示計劃 / 4
1.2.2通過包DBMS_XPLAN顯示計劃 / 4
1.2.3AUTOTRACE / 12
1.2.4其他方法 / 13
第2章解讀執行計劃 / 15
2.1執行計劃的基本數據 / 15
2.2內部函數與操作 / 17
2.3執行計劃各個列的含義 / 19
2.4執行計劃各個操作的含義 / 21
2.4.1語句類型 / 21
2.4.2訪問路徑方法 / 23
2.4.3位圖操作 / 31
2.4.4排序操作 / 33
2.4.5關聯操作 / 36
2.4.6層次查詢操作 / 42
2.4.7視圖操作 / 45
2.4.8數據集合操作 / 45
2.4.9分區操作 / 48
2.4.10並行查詢操作 / 51
2.4.11聚合操作 / 57
2.4.12分析函數操作 / 58
2.4.13模型化操作 / 60
2.4.14數據和對像管理操作 / 63
2.4.15其他操作 / 65
2.5執行計劃中其他信息的含義 / 69
2.5.1查詢塊和對像別名 / 69
2.5.2計劃概要數據 / 70
2.5.3綁定變量信息 / 70
2.5.4分布式查詢語句信息 / 72
2.5.5注釋 / 72
第二篇SQL優化技術
第3章查詢轉換 / 75
3.1啟發式查詢轉換 / 75
3.1.1簡單視圖合並 / 76
3.1.2子查詢反嵌套 / 81
3.1.3子查詢推進 / 86
3.1.4舊關聯謂詞推入 / 87
3.1.5簡單過濾謂詞推入 / 90
3.1.6謂詞遷移 / 91
3.1.7“或”操作擴張 / 91
3.1.8物化視圖查詢重寫 / 92
3.1.9集合操作關聯轉變 / 94
3.1.10由約束生成過濾謂詞 / 95
3.1.11星形轉換 / 96
3.1.12排序消除 / 98
3.1.13DISTINCT消除 / 99
3.1.14表消除 / 99
3.1.15子查詢合並 / 102
3.1.16公共子表達式消除 / 104
3.1.17計數函數轉變 / 105
3.1.18表達式和條件評估 / 105
3.1.19聚集子查詢消除 / 111
3.1.20DISTINCT聚集函數轉換 / 111
3.1.21選擇字段裁剪 / 113
3.1.22DISTINCT消除 / 114
3.1.23DISTINCT推入 / 114
3.1.24集合分組查詢轉換 / 115
3.1.25集合分組查詢重寫 / 115
3.1.26集合分組裁剪 / 117
3.1.27外關聯消除 / 118
3.1.28真正完全外關聯 / 119
3.1.29左（右）外關聯轉換為側視圖 / 120
3.2基於代價的查詢轉換 / 123
3.2.1復雜視圖合並 / 123
3.2.2關聯謂詞推入 / 124
3.2.3謂詞提取 / 126
3.2.4GROUP BY配置 / 127
3.2.5表擴張 / 128
3.2.6關聯因式分解 / 130
3.2.7DISTINCT配置 / 131
3.2.8WITH子查詢轉換 / 132
第4章統計數據 / 134
4.1繫統統計數據 / 134
4.1.1繫統統計數據收集 / 136
4.1.2繫統統計數據管理 / 137
4.1.3根據繫統負載狀況靈活管理 / 140
4.1.4全局參數管理 / 142
4.1.5項管理 / 143
4.2對像統計數據 / 146
4.2.1表統計數據 / 150
4.2.2索引統計數據 / 150
4.2.3字段統計數據 / 151
4.2.4擴展統計數據 / 152
4.2.5對像統計數據的管理 / 153
4.2.6“待定”統計數據的管理 / 160
4.3對像統計數據收集過程分析 / 161
4.3.1表統計數據收集與計算 / 161
4.3.2字段統計數據收集與計算 / 164
4.3.3柱狀圖數據收集與計算 / 170
4.3.4索引統計數據收集與計算 / 182
第5章執行計劃的代價估算 / 186
5.1代價模型 / 187
5.2基本代價計算公式 / 187
5.3選擇率計算 / 190
5.3.1單過濾條件 / 190
5.3.2綁定變量無具體數值 / 190
5.3.3綁定變量有數值無柱狀圖 / 191
5.3.4使用柱狀圖 / 192
5.3.5過濾條件的組合 / 196
5.4多數據塊讀操作代價計算 / 197
5.4.1代價模型 / 197
5.4.2IO代價計算 / 199
5.4.3CPU代價計算 / 202
5.4.4執行計劃中其他數據的計算 / 209
5.4.5全表掃描代價計算演示 / 209
5.5並行掃描操作代價計算 / 218
5.5.1IO代價計算 / 219
5.5.2CPU代價計算 / 221
5.6單數據塊讀操作代價計算 / 222
5.6.1IO代價計算 / 222
5.6.2CPU代價計算 / 226
5.6.3單數據塊讀操作代價計算演示 / 228
5.7排序操作代價計算 / 233
5.7.1是否需要寫入磁盤 / 233
5.7.2IO代價計算 / 234
5.7.3CPU代價計算 / 236
5.7.4臨時磁盤空間計算 / 236
5.7.5排序代價計算演示 / 237
5.8關聯操作代價計算 / 241
5.8.1關聯選擇率 / 242
5.8.2嵌套循環關聯代價計算 / 242
5.8.3排序合並關聯代價計算 / 249
5.8.4哈希關聯代價計算 / 252
5.9並行模式下的關聯代價計算 / 260
5.9.1IO代價計算 / 262
5.9.2CPU代價計算 / 263
5.9.3代價計算演示 / 263
第三篇SQL調優技術
第6章SQL語句運行性能分析 / 270
6.1性能統計數據 / 270
6.1.1邏輯讀 / 272
6.1.2一致性獲取 / 273
6.1.3一致性直接獲取 / 273
6.1.4由緩存一致性獲取 / 273
6.1.5一致性修改 / 274
6.1.6數據塊修改 / 275
6.1.7物理讀入緩存 / 276
6.1.8物理預提取讀入緩存 / 276
6.1.9排序數據行 / 277
6.1.10遞歸調用 / 278
6.2邏輯讀分析 / 280
6.2.1一致性讀分析 / 280
6.2.2當前模式讀分析 / 309
6.3物理讀分析 / 319
6.3.1物理直接讀 / 319
6.3.2物理讀入緩存與LRU算法 / 378
第7章Oracle調優技術 / 387
7.1存儲概要 / 387
7.1.1什麼是存儲概要 / 388
7.1.2創建存儲概要 / 389
7.1.3管理存儲概要 / 391
7.1.4使用存儲概要 / 392
7.2SQL執行計劃管理 / 394
7.2.1創建和增加執行計劃基線 / 395
7.2.2進化歷史執行計劃 / 405
7.2.3優化器從基線中選擇執行計劃 / 407
7.3Oracle自動調優 / 409
7.3.1創建調優任務 / 410
7.3.2SQL調優建議器的參數 / 410
7.3.3自動調優分析 / 412
7.4SQL性能分析器 / 423
7.4.1性能分析過程 / 424
7.4.2SQL性能分析示例 / 426
7.5SQL訪問建議器 / 428
7.5.1建議器選擇新索引分析過程 / 428
7.5.2使用SQL訪問建議器 / 433
第8章快速調優思路 / 441
8.1統計數據檢查 / 441
8.2從執行計劃中找到潛在問題 / 444
8.2.1是否存在多個遊標 / 444
8.2.2輸出結果中特別注釋 / 447
8.2.3存在潛在性能問題的操作 / 448
8.2.4謂詞信息 / 452
8.2.5概要數據以及優化器環境檢查 / 455
8.3物理設計優化 / 456
8.3.1索引 / 456
8.3.2分區 / 457
8.3.3物化視圖 / 458
8.3.4約束 / 458

作為一個數據庫管理繫統來說，Oracle不僅具備為用戶存儲和管理海量數據的能力，還能夠解析用戶提交結構化查詢語言（StructuredQueryLanguage，SQL）的請求，高效和快速地響應請求。為了保證語句的查詢效率，Oracle開發了許多技術，從各個方面提供支持，例如，物理設計、內存管理和SQL語句本身的自動優化與調優。
各種基於數據庫的繫統中，絕大多數功能都需要通過數據庫管理繫統查詢和操作數據，因而後臺的性能對繫統整體性能的影響是相當關鍵的。而要實現對數據的管理與查詢，程序需要通過SQL語句對數據庫發起相應的請求。也就是說，SQL語句的性能成為影響繫統性能至關重要的因素。
Oracle數據庫作為目前市場占有量最大的關繫型數據庫管理繫統，擁有成千上萬的專利技術保證數據庫繫統的性能。而對於應用繫統性能影響重大的SQL引擎，Oracle更是提供了強大的技術保障，不僅采用了主流數據庫繫統當中優化效果最好的優化模式—基於代價的優化模式，還引入了數量龐大的、有別於其他數據庫繫統的專利優化技術。這些優化技術使得Oracle在SQL優化和調優方面獨樹一幟。
然而，盡管Oracle可能已經在內部幫助我們完成了99%的優化工作，但剩餘的1%仍然可能成為導致性能下降的決定因素。因此，在Oracle數據庫繫統當中，發生性能問題的例子還是層出不窮。並且，以作者的個人經歷來看，這些性能問題絕大多數是由SQL語句引起的。因此，深入理解和掌握Oracle的SQL語句優化和調優技術，是開發人員和數據庫管理員都應掌握的，也是開發出性能高效的數據庫繫統的必要前提。
本書結合作者多年來對Oracle的SQL內部優化機制的研究以及SQL調優的經驗，深入分析了Oracle的各項SQL語句的優化與調優技術，側重於對這些技術的內部機制的介紹，目的是幫助讀者更加深入地了解和消化這些技術，使讀者在面對和解決由SQL引起的性能問題時，能透徹地看清問題的本質，迅速找到有效的解決方法。
SQL優化是指在語句運行之前，由SQL引擎對語句進行解析，采用各項技術對查詢進行優化，找到其最佳的執行路徑，即執行計劃；SQL調優則是對已經存在執行計劃的語句進行進一步調整，使其運行性能更加接近性能指標的要求，達到性能改進的目的。SQL優化與SQL調優是在改善SQL語句性能的過程中，兩個不同階段實施的技術與方法。SQL優化，基本上是由優化器根據當前環境和數據實施的內部優化措施；SQL調優，則是通過對語句、物理對像以及優化環境的干預，使得優化器能夠選擇到最優的SQL執行方式。因此，這兩個方面的技術內容是相輔相成的。
在RBO時期（9i之前），由於優化技術的限制，使得SQL語句往往不能獲得最佳的執行計劃，從而導致性能低下，需要依賴於開發人員或數據庫管理員的經驗和技能，對語句進行人工干預，從而調整其性能。可以說，這個時期的優化技術是有限的，並且優化與調優過程比較獨立。進入CBO時代後，統計數據（StatisticsData）為優化器采用更加智能和復雜的優化技術提供了有力的數據保障，越來越多的基於代價的優化技術被應用到了Oracle的SQL引擎當中。同時，這也使得自動和智能化的優化技術成為可能。在10g、11g當中，Oracle引入了多項新的優化技術。這些優化技術不僅僅能針對當前的運行結果進行調優，而且能對優化環境和物理設計等影響優化效果的因素進行深入檢查，提供短期和長期的各種調優建議。並且，部分調優結果還可以在語句的下一個執行周期中影響其優化方法。這就使得優化與調優技術更加緊密地結合在一起，為SQL語句提供一個穩定、高效的運行性能。
簡單地說，我們在調整SQL語句性能時，需要靈活地使用SQL調優技術，使得SQL語句在優化階段能夠獲得真正最佳性能的執行計劃。圖0-1描述了SQL優化與SQL調優在改進性能過程中所處的位置以及相互作用的方式。希望讀者可以先通過該圖體會到這兩方面技術之間的關繫，在後續的閱讀和學習過程中能清楚地知道各種技術在提高性能過程中的作用。
無論是SQL優化還是調優，它們的核心內容都是執行計劃（ExecutionPlan）。許多相關技術，例如查詢轉換、SQL調用配置（SQLProfile）都是圍繞執行計劃這一要素展開的。本書將從執行計劃開始，逐步剖析Oracle的SQL優化與調優的相關技術。
本書分為三篇、共八章。
第一篇解釋什麼是SQL語句的執行計劃。主要內容包括：執行計劃在SQL語句執行的生命周期中所處的位置和作用；SQL引擎如何生成執行計劃以及如何手工生成一條語句的執行計劃；如何從各種數據源顯示和查看已經生成的執行計劃。本篇的重點部分則是向讀者解釋如何讀懂執行計劃，包含執行計劃結構解析、各種數據所代表的含義、執行計劃各種操作的含義和示例，以及執行計劃與內部函數之間的本質關繫。
第二篇深入分析Oracle的SQL優化技術。總體上來說，SQL優化技術可以分為兩類：邏輯優化技術和物理優化技術。其中，邏輯優化主要是指查詢轉換技術。本篇當中詳盡地分析了10g、11g中現有的各種查詢轉換技術，並給出實際示例幫助讀者理解這些技術。而物理優化則指的是優化器通過代價估算來選擇最佳的執行計劃。優化器要正確估算執行計劃及其操作的代價，則需要準確的統計數據的支持。因此本書在分析優化器的代價估算方法之前，先分析Oracle如何收集、統計繫統和對像的統計數據。然後，結合作者推導出的各種代價估算公式，演示了各種情形下的代價計算方法。
在本書中有不少演示代碼用於解釋相關知識點。讀者請執行腳本00_01_Prepare.sql（進入Oracle11g中再執行00_01_Prepare_11g.sql）準備演示環境。本書所介紹的內容將基於10g和11g的版本特性，其中有部分腳本隻能用於相應版本，請注意提示。www.HelloDBA.com是作者專屬的個人網站，是作者分享個人經驗和心得的重要平臺。本書中使用的所有代碼腳本都會放在本網站上供讀者免費下載。此外，因篇幅問題而刪減的附錄“SQL提示的含義和示例”也將以電子文檔的形式提供讀者免費閱讀。讀者在閱讀本書過程中，如有任何疑問，可以給作者發送電子郵件：，也可以關注作者的微博（http://www.weibo.com/u/1407854870）。
【書摘】
第一篇
執行計劃
執行計劃是指示Oracle如何獲取和過濾數據、產生最終結果集，是影響SQL語句執行性能的關鍵因素。我們在深入了解執行計劃之前，首先需要知道執行計劃是在什麼時候產生的，以及如何讓SQL引擎為語句生成執行計劃。
在深入了解執行計劃之前，我們先了解SQL語句的處理執行過程。當一條語句提交到Oracle後，SQL引擎會分為三個步驟對其處理和執行：解析（Parse）、執行（Execute）和獲取（Fetch），分別由SQL引擎的不同組件完成。SQL引擎的組件如圖1-1所示。
1. SQL編譯器（SQL Compiler）
將語句編譯到一個共享遊標中。SQL編譯器由解析器（Parser）、查詢優化器（Query Optimizer）和行源生成器（RowSource Generator）組成。
q 解析器（Parser）—執行對SQL語句的語法、語義分析，將查詢中的視圖展開、劃分為小的查詢塊。
q 查詢優化器（QueryOptimizer）—為語句生成一組可能被使用的執行計劃，估算出每個執行計劃的代價，並調用計劃生成器（PlanGenerator）生成計劃，比較計劃的代價，最終選擇選擇一個代價最小的計劃。查詢優化器由查詢轉換器（QueryTransform）、代價估算器（Estimator）和計劃生成器（Plan Generator）組成。
注意，上述優化器實際上指的是基於代價的優化器（Cost BasedOptimizer，CBO），CBO也是當前采用的所有優化和調優技術的核心基礎。