Oracle性能分析6：数据访问方式之索引扫描

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这节将介绍各种索引扫描方式，在了解了各种索引扫描方式的特点后，你就可以判断你的执行计划中使用的扫描方式是否正确，并可以针对获取的信息作出改进。
索引唯一扫描

在下面的场景中使用相等条件时，数据库使用索引唯一扫描。
1）查询条件中包含唯一索引中的所有列时；
2）查询条件使用主键约束列时。
下面是一个实际的例子，在表historyalarm中创建如下唯一索引：


    create unique index idx_historyalarm$queryid on historyalarm(queryid) tablespace uep4x_fm_index  

然后在表上执行查询：


    select * from historyalarm where queryid = 3  

该查询符合上面的第一种情况，会使用索引唯一扫描，该查询的执行计划如下：


        DESCRIPTION                         OBJECT NAME  
    -----------------------------------------------------------------------  
    SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS  
     TABLE ACCESS BY GLOBAL INDEX ROWID     HISTORYALARM  
      INDEX UNIQUE SCAN                     IDX_HISTORYALARM$QUERYID  

这里Oracle首先通过唯一索引扫描找到索引节点，然后使用索引节点中包含的rowid来访问表中的数据。
索引范围扫描

当查询条件可能会返回一定范围的数据时就会选用索引范围扫描，索引可以是唯一索引或者不唯一索引，但如果查询条件包含的数据范围太大，也有可能导致全表扫描。查询条件中使用<、>、LIKE、BETWEEN、=等都可能使用索引范围扫描，需要注意单个=条件在唯一索引或者主键上将导致索引唯一扫描。
下面是一个索引范围扫描的例子，在上面的histroyalarm中执行一个范围查询：


    select * from caffm4x.historyalarm where queryid < 10  

这里查询的数据是一个范围，且使用了queryid列，在queryid列上有唯一索引，但任然会导致索引范围扫描：


        DESCRIPTION                         OBJECT NAME  
    -----------------------------------------------------------------------  
    SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS  
     TABLE ACCESS BY GLOBAL INDEX ROWID     HISTORYALARM  
      INDEX RANGE SCAN                      IDX_HISTORYALARM$QUERYID  

索引范围扫描从索引的根节点出发，找到第一个匹配的条目所在的叶子数据块开始遍历索引结构，首先从索引条目中取出rowid然后取出对应的表数据块（通过rowid访问数据表），接下来叶子索引块会被再次访问并读取下一个索引条目并获取rowid，这样反复直到整个叶子索引块被的索引条目全部被读出。因此排除索引根节点和中间节点，每行数据读取需要读取两个数据块，我们可以通过blevel来得到索引高度，通过索引高度和获取的数据行数就能得到需要读取的数据块数，例如：如果blevel为3，读取5行数据，则总的需要访问的数据块次数将是（5*2) + 3 = 13（注意只有根节点时blevel为0）。
如果在读取了整个叶子索引块之后，还需要访问下一个叶子索引块，在当前的叶子索引块中有指向下一个叶子索引块的指针（也含有指向上一个叶子索引块的指针）。
使用索引范围扫描的另一个优势就在于排序，由于索引的节点是有序的，因此如果查询的结果需要按照索引列排序（升序或者降序），那么使用索引范围扫描则可以很好的避免排序操作，例如：


    select * from historyalarm where queryid > 10  

由于queryid大于10的数据量占总数据量的99%，因此Oracle的优化器选择了全表扫描：


        DESCRIPTION                         OBJECT NAME  
    -----------------------------------------------------------------------  
    SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS         
     PARTITION RANGE ALL              
      TABLE ACCESS FULL                     HISTORYALARM  

如果我们在查询时对数据指定排序，如下：


    select * from historyalarm where queryid > 10 order by queryid  

执行计划如下：


        DESCRIPTION                         OBJECT NAME  
    -----------------------------------------------------------------------  
    SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS            
     TABLE ACCESS BY GLOBAL INDEX ROWID     HISTORYALARM      
      INDEX RANGE SCAN                      IDX_HISTORYALARM$QUERYID  

优化器改为使用了索引范围扫描。由于当数据量很大时，排序的代价是很大的（可能导致物理排序），这时使用索引范围扫描将是一个很好的选择，特别是当你排序后选择部分数据的情况下（rownum < n）。
索引全扫描

索引全扫描会读取索引上的所有条目，下面几种情况可能导致索引全扫描：

1）没有条件但是所需获取列的列表可以通过其中一列的索引来获得；


    select id from t3  
      
        DESCRIPTION                         OBJECT NAME  
    -----------------------------------------------------------------------  
    SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS         
     INDEX FULL SCAN                        IDX_T3_ID  

由于id列带有索引，因此这里优化器选择了索引全扫描。

2）查询条件中包含排序操作


    select * from historyalarm order by queryid  
      
        DESCRIPTION                         OBJECT NAME  
    -----------------------------------------------------------------------  
    SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS  
     INDEX FULL SCAN                        IDX_HISTORYALARM$QUERYID  

索引全扫描读取单个数据块，读取每个条目的rowid，再通过rowid取出数据行，由于索引已经排序，所以不必执行排序操作。如果查询只请求了索引列，数据库将跳过表访问，只通过访问索引得到数据。
索引全扫描的另一个优势在计算最大、最小值时：


    select min(queryid) from historyalarm   
      
        DESCRIPTION                         OBJECT NAME  
    -----------------------------------------------------------------------  
    SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS     
     SORT AGGREGATE      
      INDEX FULL SCAN (MIN/MAX)             IDX_HISTORYALARM$QUERYID  

由于索引本身已经排序，因此在计算最大最小值时只需要很小的代价。
索引跳跃扫描

当查询条件中带有符合索引中的列，但是不包含前导列时，就可能导致索引跳跃扫描。数据库将一个复合索引拆分为多个逻辑子索引，符合索引前导列的不同值决定逻辑子索引的数量，即前导列的不同值越少，索引跳跃式扫描的性能就越好。


    select value from t3 where value = 'test'  
      
        DESCRIPTION                         OBJECT NAME  
    -----------------------------------------------------------------------  
    SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS  
     INDEX SKIP SCAN                        IDX_T3_COMBINE  

索引快速全扫描

当索引本身包含查询中指定的所有列时，Oracle执行索引快速全扫描。索引快速全扫描和索引全扫描的区别在于：索引全扫描使用单块读操作，而索引快速全扫描使用多块读。这种扫描不能用于避免排序，因为数据块是通过无序的多块读取来读取的。


    select queryid from historyalarm  
      
        DESCRIPTION                         OBJECT NAME  
    -----------------------------------------------------------------------  
    SELECT STATEMENT, GOAL = ALL_ROWS  
     INDEX FAST FULL SCAN                   IDX_HISTORYALARM$QUERYID