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解釋計劃是猶如烹飪的藝術，旨在優化數據庫查詢。數據庫系統根據自身的運行方式“解釋”sql查詢，執行計劃展現了這一過程。通過審閱這些計劃，我們能夠了解優化器的選擇，並通過修改來提升數據檢索速度。
查詢優化類似於製作完美食譜的藝術——它需要深入瞭解原料（數據）、廚房（數據庫系統）和使用的技術（查詢優化器）。每個數據庫系統都有自己的處理和運行 SQL 查詢的方式，“解釋”計劃向我們展示了這一切是如何運作的。通過查看這些計劃，我們可以瞭解優化器做出的選擇，並做出改進以加快數據檢索速度。
在Oracle數據庫中，優化器以其穩健性和複雜性而聞名，通常被描述爲基於成本和基於規則的策略的組合。
在本文中，我們將探討每個數據庫如何生成和利用“解釋”計劃，並強調其方法的優勢和潛在缺陷。無論您是數據庫開發人員、數據庫管理員還是數據分析師，瞭解這些機制都將使您能夠有效地優化查詢，確保更快、更可靠的數據檢索。
解釋計劃在查詢優化中的重要性
解釋計劃對於使選擇查詢更快、更高效非常有用。從中獲取見解和解釋也有助於優化查詢速度和資源使用率。
這就是爲什麼它們如此重要：
- 性能洞察： 解釋計劃顯示查詢運行的路徑。這告訴我們哪些部分真的很慢以及哪些部分需要改進。
- 成本分析：解釋計劃中的每個操作都有相應的成本；此成本是一個估算值，它用作查詢執行的各種方式之間的相對指標。查詢成本越低，查詢性能越快。
- 索引利用率： 解釋計劃告訴我們索引是否正在使用以及如何使用。正確使用索引可能會使查詢的處理非常快。
- 連接策略：解釋計劃顯示如何跨表連接涉及多個表的查詢。瞭解這一點有助於優化表之間的關係。
- 故障排除：當查詢速度慢時，解釋計劃對於瞭解原因非常重要。事實上，它們可以準確地顯示問題所在，使修復變得更容易。
- 優化技術：在解釋計劃中，我們學習不同的查詢優化技術，這些技術有時需要重寫、數據庫結構更改甚至配置更改。
定義和目的
基本上，執行計劃是數據庫引擎如何執行查詢的分步說明。它概述了操作順序、將要使用的索引以及連接表的方法。由於生成解釋計劃可能是一個資源密集型過程，因此瞭解其重要性至關重要。
解釋計劃的主要目的是讓您深入瞭解查詢的性能。通過分析解釋計劃，您可以瞭解數據庫在哪些地方可以高效運行，或者在哪些地方可能遇到性能瓶頸。這種瞭解讓您能夠識別和解決潛在問題，從而幫助優化查詢以獲得更好的性能。
關鍵概念和術語
- 執行計劃（訪問路徑）：數據庫執行查詢所遵循的路徑。
- 成本：執行查詢所需資源（如 CPU 和 I/O）的估計值。
- 操作： 特定的數據庫操作，例如從表中讀取或執行索引掃描。
- 行數：每個操作將處理的預計行數。
- 過濾器：行必須滿足的條件才能進入查詢處理的下一步。
- 連接方法：使用的連接類型，例如嵌套循環或哈希連接。
- 字節：提供執行計劃中每個操作將處理的數據量（以字節爲單位）的估計值。
- 例如圖： 查詢的解釋計劃輸出示例：DB - Oracle：工具 - PLSQL Developer
總之，降低查詢成本通常意味着執行時間更快，因爲資源消耗減少，查詢處理更高效。同樣，更高的選擇性可以提高索引的使用效率並減少處理的行數，從而提高查詢性能。
在 Oracle 中生成解釋計劃
使用EXPLAIN PLAN
Oracle 中的語句EXPLAIN PLAN爲查詢創建執行計劃。
EXPLAIN PLAN FOR SELECT * FROM僱員;
這將創建一個可以查詢的計劃，用於DBMS_XPLAN.DISPLAY提供完整的視圖。
使用DBMS_XPLAN.DISPLAY
上述查詢創建了一個可以查詢的解釋計劃，用於DBMS_XPLAN.DISPLAY提供完整的視圖。
SELECT * FROM TABLE(DBMS_XPLAN.DISPLAY);
使用 Oracle SQL Developer 工具
您還可以使用快捷方式使用 SQL Developer 生成解釋計劃 - 按 F10。
實例
我們來看一下客戶訂單查詢。
設想
由於缺少索引和連接方法不夠理想，連接訂單和客戶兩個表的查詢運行緩慢。我們將通過添加索引和重寫連接來優化查詢。
識別慢查詢
SELECT o.order_id, c.full_name
FROM orders o JOIN customers c
ON o.customer_id = c.customer_id
WHERE o.order_status = 'COMPLETE';
逐步解讀計劃
讓我們從查詢的解釋計劃開始。
問題
該查詢執行全表掃描並使用哈希連接，導致性能緩慢。
解決方案
當您在查詢中發現全表掃描時，請考慮將其替換爲索引掃描。首先，檢查是否已存在必要的索引；如果不存在，請在WHERE子句、JOIN條件和ORDER BY子句中使用的列上創建新的索引。
讓我們首先嚐試在連接條件（即連接和 where 子句的一部分的列）上創建索引。
CREATE INDEX customers_idx0 ON customers (customer_id, full_name);
CREATE INDEX orders_idx1 ON orders (customer_id, order_id, order_status);
創建索引後收集表統計信息對於數據庫優化器在查詢執行計劃上做出明智的決策至關重要。讓我們收集表統計信息。
EXEC DBMS_STATS.gather_table_stats(SYS, 'CUSTOMERS');
EXEC DBMS_STATS.gather_table_stats(SYS, ORDERS);
現在我們重新檢查一下添加這些索引後的執行計劃。
成本從 8 降低到 6，這意味着通過使用索引快速全掃描和範圍掃描替換全表掃描，成本提高了 25%。
通用優化策略
索引
創建索引通常會使查詢運行得更快，因爲這樣可以避免數據掃描。正確的索引將使許多查詢只需查找正確的行即可運行。
查詢重寫
有時，可以通過重寫查詢來提高查詢性能，從而使其更加有效。通常，可以重寫涉及複雜連接或有時子查詢的查詢，以獲得更高效的執行計劃。
執行計劃緩存
然後它會緩存該計劃以供重新執行，從而避免每次創建執行計劃的開銷。特別是，這允許許多查詢使用以前計算的計劃。
最佳實踐
索引策略
- 識別並創建索引： 識別運行緩慢的查詢。創建適當的索引以加快數據檢索速度。對於基於多列進行過濾的查詢，請考慮使用複合索引來提高性能。
- 避免過度索引：過多的索引會降低性能，尤其是 DML。定期檢查並刪除未使用或多餘的索引。
查詢設計
- 簡化查詢： 儘可能將複雜的查詢分解爲更簡單的部分。使用子查詢和臨時表來管理中間結果。
- 避免SELECT *： 在語句中明確指定所需的列，SELECT以減少數據檢索負載。
- 適當使用連接： 選擇INNER JOINs 來匹配行，並且OUTER JOIN僅在必要時使用 s。確保連接條件基於索引列。
執行計劃分析
- 定期檢查執行計劃：使用EXPLAIN命令（或等效工具）分析和理解查詢執行計劃。識別瓶頸和低效率。
- 查找全表掃描： 通過添加索引或重組查詢來識別並優化導致全表掃描的查詢。
- 監控成本和基數：關注執行計劃中的預估成本和基數，以確保高效的查詢路徑。
明智地使用查詢提示
- 指導優化器： 當您對數據和工作負載模式有更好的瞭解時，使用查詢提示來影響優化器的選擇。定期測試和驗證提示對查詢性能的影響，因爲如果數據或工作負載發生變化，它們可能會導致次優計劃。
結論
理解和利用解釋計劃對於優化數據庫查詢非常重要。通過掌握本文介紹的技巧和技術，數據庫開發人員和管理員都可以大大提高查詢性能。這反過來會提高數據庫的整體效率，從而縮短響應時間並提高數據庫管理效率。通過關注解釋計劃，您可以輕鬆識別和解決潛在的性能瓶頸，確保您的數據庫以最佳狀態運行。
例如，假設數據庫開發人員/管理員在處理某些關鍵報告時遇到性能問題。他們可以輕鬆識別執行計劃中成本高昂的全表掃描，並將其替換爲索引搜索。結果，查詢執行時間從幾個小時縮短到幾分鐘。這不僅提高了系統的響應能力，還釋放了資源用於其他任務，展示了利用執行計劃的實際好處。
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