Oracle 优化器_表连接

概述

　　在写SQL的时候，有时候涉及到的不仅只有一个表，这个时候，就需要表连接了。Oracle优化器处理SQL语句时，根据SQL语句，确定表的连接顺序（谁是驱动表，谁是被驱动表及 哪个表先和哪个表做链接）、连接方法（下文有详细介绍）及访问单表的方法（是否走索引，及走哪个索引）。

类型

　　表连接的类型分为两种：内连接和外连接。表连接的类型不同，得到的结果也不相同。不同的SQL语句使用不同的表连接。演示表连接我们用两个表t1和t2 。建表语句及数据如下：

-- 建表语句
CREATE TABLE T1(col1 number,col2 VARCHAR2(1));
CREATE TABLE T2(col2 VARCHAR2(1),col3 VARCHAR2(2));
-- 表1数据
INSERT INTO t1 VALUES(1,'A');
INSERT INTO t1 VALUES(2,'B');
INSERT INTO t1 VALUES(3,'C');
-- 表2 数据
INSERT INTO t2 VALUES('A','A2');
INSERT INTO t2 VALUES('B','B2');
INSERT INTO t2 VALUES('D','D2');

内连接

　　内连接，表的连接只包含满足条件的记录，Oracle数据库默认的链接方式，只要在SQL语句中没有（+），这里的（+）是Oracle特有的连接符号。或者 left outer join 、 right outer join 、full outer join 那么SQL的连接类型就是内连接。

　　内连接的写法：

　　1.Oracle自带（最常用）：

SELECT T1.COL1,T1.COL2,T2.COL3 FROM T1,T2 WHERE T1.COL2 = t2.col2;

　　  得到结果如下：

　　

　　2.标准SQL写法：

SELECT T1.COL1,T1.COL2,T2.COL3 FROM T1 JOIN T2 ON (t1.col2= t2.col2);

　　结果如下：

　　

　　3.标准SQL写法2：（这里需要注意的是SQL语句的红色部分，col2 字段前不能加表名）

SELECT T1.COL1,COL2,T2.COL3 FROM t1 join t2 using (col2);

　　结果如下：

　　

　　可以看出，三种内连接的写法得到的结果是一样的。运行执行计划，得出的执行计划也是相同的 ：

 Plan hash value: 1838229974

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     3 |    30 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  HASH JOIN         |      |     3 |    30 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| T2   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - access("T1"."COL2"="T2"."COL2")

　　关于join using 标准SQL中有一种特殊的join using ，写法如下：

SELECT t1.col1,col2,t2.col3 FROM t1 NATURAL JOIN t2;

　　它在当前表结构下，执行结果跟上面的SQL语句执行结果一样，执行计划也相同，但是在其他情况下就不一定相同了。因为它是取两个表中所有表名相同的列进行内连接，有可能有的列仅仅是命名相同，但是我们并不希望按照字段中内容进行过滤，那么这样写的话，就有可能得到一个错误的结果。所以开发中并不常用。

外连接

　　外连接是对内连接的扩展，执行时，除了将满足内连接条件的值查出来之外，还会包含驱动表中所有不满足连接条件的记录。外连接分为：左外连接、右外连接、全连接三种。下面分别介绍下：

左外连接

　　语法：

目标表1 left outer join 目标表2 on （连接条件）
或
目标表1 left outer join 目标表2 using（连接列集合）

　　SQL举例：

SELECT t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1 left outer join t2 on (t1.col2 = t2.col2);
-- 或
SELECT t1.col1,col2,t2.col3 from t1 left outer join t2 using (col2);
-- 或
SELECT T1.COL1,T1.COL2,T2.COL3 FROM T1,T2 WHERE T1.COL2 = t2.col2(+);

　　这里的第三种写法是Oracle特有的写法。这三种写法的执行结果一样：

　　

　　执行计划也相同：

Plan hash value: 1823443478

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     3 |    60 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  HASH JOIN OUTER   |      |     3 |    60 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |     3 |    45 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| T2   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - access("T1"."COL2"="T2"."COL2"(+))

　　这里因为表1作为驱动表，而表2中不包含col2 为C 的数据，所以在第三行结果中，col3 的值为null。

右外链接

　　右外链接跟左外连接类似，语法为：

目标表1 right outer join 目标表2 on （连接条件）
或
目标表1 right outer join 目标表2 using（连接列集合）

　　SQL 举例：

SELECT t1.col1,t2.col2,t2.col3 from t1 right outer join t2 on (t2.col2 = t1.col2);
-- 或
SELECT t1.col1,col2,t2.col3 from t1 right outer join t2 using (col2);
-- 或
SELECT T1.COL1,T2.COL2,T2.COL3 FROM T1,T2 WHERE T1.COL2(+) = t2.col2;

　　SQL查询得到的结果和执行计划也是一致的：

　　

　　执行计划：

Plan hash value: 1426054487

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     3 |    60 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  HASH JOIN OUTER   |      |     3 |    60 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| T2   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |     3 |    45 |     3   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - access("T1"."COL2"(+)="T2"."COL2")

全连接

　　语法为：

目标表1 full outer join 目标表2 on （连接条件）
或
目标表1 full outer join 目标表2 using（连接列集合）

　　SQL举例：

SELECT t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1 full outer join t2 on (t1.col2 = t2.col2);
-- 或
SELECT t1.col1,col2,t2.col3 from t1 full outer join t2 using (col2);

　　执行结果为：

　　

　　因为第一个语句限定了col2段的值为t1表，所以第三条结果的col2 字段为空。

　　执行计划相同：

Plan hash value: 53297166

----------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation             | Name     | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
----------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT      |          |     3 |    54 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  VIEW                 | VW_FOJ_0 |     3 |    54 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  2 |   HASH JOIN FULL OUTER|          |     3 |    60 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   3 |    TABLE ACCESS FULL  | T1       |     3 |    45 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   4 |    TABLE ACCESS FULL  | T2       |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
----------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - access("T1"."COL2"="T2"."COL2")
 

　　全连接的效果为左连接+右链接，SQL如下：

SELECT t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1 right outer join t2 on (t1.col2 = t2.col2)
union
SELECT t1.col1,t1.col2,t2.col3 from t1 left outer join t2 on (t1.col2 = t2.col2);

　　执行结果如下；

　　

　　可以看出得到的执行结果顺序不同，内容一致。但是，执行的时候，数据库的执行计划并不是这样的，下面是这条SQL的执行计划，通过对比跟全连接SQL的执行计划，可以看出，当前SQL是先查出左连接，再查出右连接，最后做了一个取并集的操作。而全连接是在取数据的时候，直接做的是取外连接的操作。

Plan hash value: 2747422401

-----------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation            | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
-----------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT     |      |     6 |   120 |    14  (15)| 00:00:01 |
|   1 |  SORT UNIQUE         |      |     6 |   120 |    14  (15)| 00:00:01 |
|   2 |   UNION-ALL          |      |       |       |            |          |
|*  3 |    HASH JOIN OUTER   |      |     3 |    60 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   4 |     TABLE ACCESS FULL| T2   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   5 |     TABLE ACCESS FULL| T1   |     3 |    45 |     3   (0)| 00:00:01 |
|*  6 |    HASH JOIN OUTER   |      |     3 |    60 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   7 |     TABLE ACCESS FULL| T1   |     3 |    45 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   8 |     TABLE ACCESS FULL| T2   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   3 - access("T1"."COL2"(+)="T2"."COL2")
   6 - access("T1"."COL2"="T2"."COL2"(+))
 

　　·特例：natural 在外连接中同样适用，和内连接的方法和弊端也相同。

反连接

　　　　见下文

半连接

　　　　见下文

方法

　　在Oracle优化器确定执行计划中表连接的类型之后，就会决定表连接的方法。表连接的方法有四种：1.排序合并连接、2.嵌套循环连接、3.哈希连接、4.笛卡尔积连接。下面我们分别介绍下这四种连接：

1.排序合并连接

　　排序合并连接，两个表做连接时，用排序和合并两种操作来得到结果集的连接方法。

　　sql举例（当前SQL只是为了演示排序合并连接而写的SQL，我还没有想好具体的使用场景，欢迎大家给出）：

select t1.col1 ,t1.col2,t2.col2,t2.col3  from t2,t1 where t1.col2>t2.col2

　　执行结果：

　　

　　执行计划：

Plan hash value: 412793182

----------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation           | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
----------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT    |      |     3 |    30 |     8  (25)| 00:00:01 |
|   1 |  MERGE JOIN         |      |     3 |    30 |     8  (25)| 00:00:01 |
|   2 |   SORT JOIN         |      |     3 |    15 |     4  (25)| 00:00:01 |
|   3 |    TABLE ACCESS FULL| T2   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
|*  4 |   SORT JOIN         |      |     3 |    15 |     4  (25)| 00:00:01 |
|   5 |    TABLE ACCESS FULL| T1   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
----------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   4 - access(INTERNAL_FUNCTION("T1"."COL2")>INTERNAL_FUNCTION("T2"."COL
              2"))
       filter(INTERNAL_FUNCTION("T1"."COL2")>INTERNAL_FUNCTION("T2"."COL
              2"))
 

　　通过执行计划可以看出，排序合并连接执行过程为（先执行t1还是t2的排序跟具体情况相关，当前SQL的执行顺序取决于from 关键字后 t1和t2的位置）：

　　 ①首先对t1表中的数据按照where条件中的连接列来进行排序（Id 为4 那行的 SORT  操作），排序得到结果集1；

　　 ②然后对t2 执行类似的操作（Id 为2 那行的 SORT  操作）。

　　 ③最后，对两个结果集进行合并操作（Id为 1 的行的 MERGE 操作），将满足条件的记录作为最终结果。

2.嵌套循环连接

　　循环嵌套连接，两个表做连接的时候，靠两层嵌套循环（内循环和外循环）来得到连接结果的表连接方法。

　　举例：

-- 首先，创建一个索引在t2表
   create index idx_t2 on t2(col2);
-- 然后执行SQL
   select /*+ ordered use_n1(t2)*/ t1.col1 ,t1.col2,t2.col3 from t1,t2 where t1.col2= t2.col2

　　得到执行结果：

Plan hash value: 1054738919

---------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                    | Name   | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT             |        |     3 |    30 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  NESTED LOOPS                |        |     3 |    30 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   NESTED LOOPS               |        |     3 |    30 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   3 |    TABLE ACCESS FULL         | T1     |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
|*  4 |    INDEX RANGE SCAN          | IDX_T2 |     1 |       |     0   (0)| 00:00:01 |
|   5 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T2     |     1 |     5 |     1   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   4 - access("T1"."COL2"="T2"."COL2")
 

　　其执行过程类似于两个for循环的感觉 ：

　　①首先，确定哪个表做外循环，哪个表做内循环。

　　②然后，访问外循环的表数据，得到结果集1；

　　③最后，遍历结果集1中的每一条记录，然后每条记录作为匹配条件去遍历一遍表2去查看是否有存在匹配的数据。得到返回的数据。

　　总结：

　　对于嵌套循环连接，外循环中有多少条记录，内循环就要做多少次遍历数据的操作。适用于外循环的结果集较少，同时内循环建立有索引，且索引选择率较高的场景。

　　嵌套循环可以快速响应，它可以第一时间返回满足条件的记录，而不用等整个循环执行完毕。

3.哈希连接

　　哈希链接可以简单理解为（t1，t2表为例）：

　　①根据谓语条件判断两个表哪个表的结果集较小就作为驱动表。

　　②根据驱动表的列，计算出一个哈希值，进行缓存。

　　③计算被驱动表，每一行对应列的哈希值，判断是否在缓存中存在该哈希值，如果存在，进一步判断是否对应列内容一致。

　　⑤将对应的内容输出。

　　哈希链接实际情况要更加复杂，这里只是大概介绍下。

4.笛卡尔连接

　　两个表的积成，在两个表做连接时，没有任何连接条件时的表连接方法。

　　SQL举例：

 select t1.col1 ,t1.col2,t2.col3 from t1,t2

　　执行结果：

　　

　　执行计划：

Plan hash value: 787647388

-----------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation            | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
-----------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT     |      |     9 |    72 |     9   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  MERGE JOIN CARTESIAN|      |     9 |    72 |     9   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL  | T1   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   BUFFER SORT        |      |     3 |     9 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   4 |    TABLE ACCESS FULL | T2   |     3 |     9 |     2   (0)| 00:00:01 |
-----------------------------------------------------------------------------

Note

　　执行步骤：

　　①访问表t1，得到结果集1

　　②访问表t2，得到结果集2

　　③对结果集1和结果集2做合并操作。因为没有表连接条件，所以每一条结果集2都可以合并结果集1中的每一条数据，所以得到的结果集总数为：t1表行数* t2表行数

　　注：笛卡尔积一般都是因为SQL语句中where条件漏写导致的。笛卡尔积中两表数据很大那么SQL效率会受到严重影响。

反连接

　　反连接，一种特殊连接类型。查询出表1中不等于表2中某些字段数据的值。

　　SQL举例：

-- not  in
select * from t1 where col2 not in (select col2 from t2);

-- <> all
select * from t1 where col2 <> all (select col2 from t2);

-- not exists

select * from t1 where not exists (select 1 from t2 where col2= t1.col2);

　　执行计划分别为：

-- not  in

Plan hash value: 1275484728

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |     7 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  HASH JOIN ANTI NA |      |     1 |     7 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| T2   |     3 |     6 |     3   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - access("COL2"="COL2")

Note

-- <> all
Plan hash value: 1275484728

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |     7 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  HASH JOIN ANTI NA |      |     1 |     7 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| T2   |     3 |     6 |     3   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - access("COL2"="COL2")
 

-- not exists

Plan hash value: 2706079091

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |     7 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  HASH JOIN ANTI    |      |     1 |     7 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |     3 |    15 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| T2   |     3 |     6 |     3   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - access("COL2"="T1"."COL2")

　　对比执行计划，可以看出，not in 和 <> all 的写法，执行计划完全一样，虽然 not exists 的写法的执行计划id为1的行没有NA的字符。但是他们都有 HASH JOIN ANTI 的关键字。说明Oracle都将他们转化为了 如下的等价形式：

select t1.* from t1,t2 where t1.col2 anti= t2.col2;

　　这里的NA的区别为：当表字段中出现null值后，两者的返回结果就不一致了。

　　在t1表添加一行：

INSERT into t1 VALUES (4,null);
commit;

　　执行结果：

　　not in 和 not exists

　　

　　not exists

　　

　　这是因为，前两个对null敏感，一旦遇到null，则当前行记录直接认为不符合。而not exists 对null不敏感，将null作为普通数据处理。

半连接

　　半连接的关键词为：in any exists ；

　　SQL举例：

-- in
select * from t1 where col2 in (select col2 from t2);

-- any

select * from t1 where col2 = any (select col2 from t2);

--exists

select * from t1 where exists (select 1 from t2 where col2= t1.col2);

　　执行结果都是
　　

　　半连接逻辑：

　　①扫描t1，得到结果集1

　　②根据结果集1的每条记录扫描t2，只要在t2中找到符合条件的结果，那么立马停止扫描t2，将结果放入待返回的结果集

　　③ 返回结果集

注：当前博客Oracle 版本为11g，其他版本执行计划可能不一致。