摘 要：Oracle数据库系统时时刻刻都要处理用户提交的SQL语句，把结果返回给用户。因此数据库的性能直接表现在SQL的运行性能上，理解SQL执行过程的细节，包括资源的分配、算法的生成对于调整非常有意义。探讨了Oracle数据库中的SQL优化原理与应用。
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关键词：Oracle数据库；SQL优化；原理�
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2012）003-0164-02��
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作者简介：刘笑尘（1990-），女，河北沧州人，重庆大学软件学院本科生，研究方向为数据库技术。
0 引言�
Oracle数据库系统性能调整是一个综合性的问题，要根据环境(包括服务器环境、操作系统、网络)和应用类型来确定。在进行Oracle数据库性能调整时，要根据系统在运行过程中产生的日志记录来进行(大部分信息保存在admin目录下的后台进程跟踪文件中)。系统性能很大程度上取决于SGA(系统全局区)的配置。系统全局区是一个分配给Oracle例程的内存段。主要包括数据库高速缓冲区(Database buffer cache)、重做日志缓冲区(Redo log buffer)、共享池(Shared POOl)、数据字典缓冲区(Data dictionary cache)以及其它各方面的信息。用户有两种方式连接到Oracle：共享连接和专有连接。在实际工作中，专有连接是最常用的方式，因此本文将以专有模式为重点进行介绍。�
1 SQL语句的执行过程�
(1)Synatic：语法分析。这一步检查SQL语句的语法是否正确，有没有拼写错误，比如把Select写成Selet。�
(2)Semantic：语义分析。这一步检查要查询的对象是否存在，以及用户是否具有操作该对象的权利。�
(3)Parent Cursor。在Library Cache中检查语句的Cursor是否存在，如果存在可以重用的Cursor(包括Parent Cursor和Child Cursor)，则把PGA的Private SQL Area和其做关联，然后直接跳到第(8)步。这种解析也叫做软解析(SoftParse)。如果没有就申请一个Parent Cursor，Parent Cursor就是用来保存SQL语句的，然后继续第(4)步。�
(4)View Merge。如果用户的语句中用到了视图(View)，把视图语句合并到用户语句中。�
(5)Statement Transformation。把Complex SQL转换成Simple SQL，比如展开子查询(这部分内容在后面会有专门介绍)。某些资料也把(4)和(5)这两步操作叫做逻辑优化(Logical Optimization)。�
(6)Optimization。确定最佳的访问路径。如果是RBO，根据一些预定义的规则来决定访问路径；如果是CBO，则根据对象的统计信息确定访问路径。SQL语句是一种典型的“声明式语言”，也就是说SQL语句只是描述“做什么”，但并不规定“如何做”，“如何做”是优化器引擎的工作。SQL语言是关系理论在计算机世界中的表达方式，关系理论有着严密的数学基础，同一个关系表达式可以用不同的计算方式获得相同结果。类似于数学中的运算转换，比如(3+2)×4，即可以通过(3+2)×4=5×4=20这种顺序计算，也可以通过(3+2)×4=3×4+2×4=20这种方式计算。具体采用哪种算法，完全取决于CPU指令设计。对应到数据库引擎，Oracle优化器会尝试分析所有可能的数据访问方式，对每种方法计算出其代价(Cost)，最终选择代价最小的访问方式。�
(7)QEP Generation：生成执行计划(Query Execution Plan)。也就是产生Child Cursor。执行计划会保存在Child Cursor中，并和Parent Cursor相关联。在Child Cursor中保存的是执行计划和执行环境信息(比如优化器模式)。�
和软解析(Soft Parse)相对应，如果一个语句完整地经历了第(1)-(7)步，这个解析过程叫做硬解析(Hard Parse)。�
(8)QEP Execution：执行语句，生成结果。�
步骤(1)-(7)统称为解析(Parsing)。解析的最终结果就是生成执行计划。每个SQL语句和它的执行计划都被保存在Library Cache中，而Oracle对Library Cache的访问也就基于Hash方式。每个SQL语句根据相同的Hash算法，得到一个Hash值，然后利用这个Hash值去检索Library Cache。�
2 SQL查询性能优化原理�
2.1 优化排序操作�
2.1.1 对经常进行排序和连接操作的字段建立索引�
建立索引后，当服务器向这些字段发出排序请求时，将直接引用索引而不进行排序操作；为了使用基于成本的优化器，必须经常运行 analyze 命令，以增加数据库中的对象统计信息(object statistics)的准确性。有3种重建索引的方法：①先删除再重建。这种方法耗费最多的资源，是早期版本的唯一方法；②ALTER INDEX … REBUILD。这种方法高效快速，但需要额外的磁盘空间。用这种方法可以指定许多选项如 ONLINE(在线重建可减少锁争用)，TABLESPACE( 移动段到其它表空间)，COMPUTE STATISTICS(统计)，PARALLEL(并行)，NOLOG-GING(尽可能少地产生日志)；③ALTER INDEX … COALESCE。这种方法快速，无需额外空间，锁争用也少，缺点是选项少。�
2.1.2 书写 SQL 语句要尽可能使用索引�
创建索引后，如果 SQL 语句书写不当，优化器生成的执行计划也不会包含索引，应该避免下列情况：�
2.2 减少排序�
2.2.1 用 Union All 代替 Union�
Union 在进行表链接后会筛选掉重复的记录，所以在表链接后会对所产生的结果集进行排序运算，删除重复的记录再返回结果。实际大部分应用中是不会产生重复的记录，最常见的是过程表与历史表Union，如：�
SELCT * FROM CW_INCOME UNION�
SELECT * FROM CW_REALINCOM�
这个 SQL 在运行时先取出两个表的结果，再用排序空间进行排序删除重复的记录，最后返回结果集，如果表数据量大的话可能会导致用磁盘进行排序。�
2.2.2 使用Where代替Having�
避免使用Having子句，Having只会在检索出所有记录之后才对结果集进行过滤。这个处理需要排序、总计等操作。 如果能通过Where子句限制记录的数目，那就能减少这方面的开销。�
3 Oracle数据库中的SQL优化应用�
SQL优化的实质就是在结果正确的前提下,充分利用索引,减少表扫描的I/O次数,选择最有效的执行计划来执行SQL语句的过程。下面的查询优化实例以EMP和DEPT表为查询表,其中emp表有1 204行记录,dept有604行记录。�
（1) select子句中避免使用*。Oracle在解析的过程中,通过查询数据字典将*依次转换成所有的列名,这将消耗更多的时间,降低查询速度。优化例1如表1所示。�
(3)用Truncate替代Delete。Truncate Table命令快速删除数据表中的所有记录,但保留数据表结构。这种快速删除与Delete删除全部数据表记录不同,Delete命令将删除的数据将存储在系统回滚段中,需要的时候,数据可以回滚恢复,而Truncate命令删除的数据是不可以恢复的。�
(4）用Union替换or(适用于索引列)。在Where子句中or连接多个索引列,用Union替换Where子句中的or,可以显著提高查询效率。对索引列使用or将造成全表扫描,如果用or连接的列没有被索引,查询效率不会提高。Union在进行表连接后,对所产生的结果集进行排序运算,筛选掉重复的记录再返回结果。而Union all操作只是简单的将两个结果合并后就返回,在结果重复度不高的情况下采用Union all操作符替代Union,也可以提高查询速度。如表2所示。
4 结束语�
在数据库应用开发过程中，优化设计可提高数据库性能，特别是大型数据库，优化过程更为重要 当然数据库性能优化是一个复杂过程，本文只是对数据库中 SQL 的优化原理进行了分析并提供了一些优化建议，供实际应用时参考。
参考文献：�
\[1\] 唐远新，曲卫平，李晓峰.Oracle数据库实用教程\[M\].北京：中国水利水电出版社，2009.�
\[2\] 杨厚云，龚汉明，武装.Oracle 数据库性能优化方案\[M\].北京：北京机械工业学院学报， 2006(4).�
\[3\] 戴小平.Oracle 9i 数据库性能调整与优化\[M\].安徽工业大学学报， 2006(3).�
\[4\] 杜庆峰，张卫山.Oracle 的中大型应用系统性能优化分析\[J\].计算机工程， 2005(14).�
（责任编辑：杜能钢）�