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三.表之間的連接
Join是一種試圖將兩個表結(jié)合在一起的謂詞，一次只能連接2個表，表連接也可以被稱為表關(guān)聯(lián)。 在后面的敘述中，我們將會使用”row source”來代替”表”，因為使用row source更嚴(yán)謹(jǐn)一些，并且將參與連接的2個row source分別稱為row source1和row source 2。Join過程的各個步驟經(jīng)常是串行操作，即使相關(guān)的row source可以被并行訪問，即可以并行的讀取做join連接的兩個row source的數(shù)據(jù)，但是在將表中符合限制條件的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存形成row source后，join的其它步驟一般是串行的。有多種方法可以將2個表連接起來，當(dāng)然每種方法都有自己的優(yōu)缺點，每種連接類型只有在特定的條件下才會發(fā)揮出其最大優(yōu)勢。
row source(表)之間的連接順序?qū)τ诓樵兊男视蟹浅４蟮挠绊憽Ｍㄟ^首先存取特定的表，即將該表作為驅(qū)動表，這樣可以先應(yīng)用某些限制條件，從而得到一個較小的row source，使連接的效率較高，這也就是我們常說的要先執(zhí)行限制條件的原因。一般是在將表讀入內(nèi)存時，應(yīng)用where子句中對該表的限制條件。
根據(jù)2個row source的連接條件的中操作符的不同，可以將連接分為等值連接(如WHERE A.COL3 = B.COL4)、非等值連接(WHERE A.COL3 > B.COL4)、外連接(WHERE A.COL3 = B.COL4(+))。上面的各個連接的連接原理都基本一樣，所以為了簡單期間，下面以等值連接為例進行介紹。
在后面的介紹中，都已：
SELECT A.COL1, B.COL2
FROM A, B
WHERE A.COL3 = B.COL4;
|
為例進行說明，假設(shè)A表為Row Soruce1，則其對應(yīng)的連接操作關(guān)聯(lián)列為COL 3；B表為Row Soruce2，則其對應(yīng)的連接操作關(guān)聯(lián)列為COL 4；
連接類型：
目前為止，無論連接操作符如何，典型的連接類型共有3種：
排序 - - 合并連接(Sort Merge Join (SMJ) )
嵌套循環(huán)(Nested Loops (NL) )
哈希連接(Hash Join)
排序 - - 合并連接(Sort Merge Join, SMJ)
內(nèi)部連接過程：
1) 首先生成row source1需要的數(shù)據(jù)，然后對這些數(shù)據(jù)按照連接操作關(guān)聯(lián)列(如A.col3)進行排序。
2) 隨后生成row source2需要的數(shù)據(jù)，然后對這些數(shù)據(jù)按照與sort source1對應(yīng)的連接操作關(guān)聯(lián)列(如B.col4)進行排序。
3) 最后兩邊已排序的行被放在一起執(zhí)行合并操作，即將2個row source按照連接條件連接起來
下面是連接步驟的圖形表示：
MERGE
/\
SORTSORT
||
Row Source 1Row Source 2
|
如果row source已經(jīng)在連接關(guān)聯(lián)列上被排序，則該連接操作就不需要再進行sort操作，這樣可以大大提高這種連接操作的連接速度，因為排序是個極其費資源的操作，特別是對于較大的表。預(yù)先排序的row source包括已經(jīng)被索引的列(如a.col3或b.col4上有索引)或row source已經(jīng)在前面的步驟中被排序了。盡管合并兩個row source的過程是串行的，但是可以并行訪問這兩個row source(如并行讀入數(shù)據(jù)，并行排序).
SMJ連接的例子：
SQL> explain plan forselect /*+ ordered */ e.deptno,
d.deptnofrom emp e,
dept dwhere e.deptno = d.deptnoorder by e.deptno,
d.deptno;
Query Plan-------------------------------------
SELECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=17
MERGE JOINSORT JOINTABLE ACCESS FULL EMP
[ANALYZED]SORT JOINTABLE ACCESS FULL DEPT [ANALYZED]
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排序是一個費時、費資源的操作，特別對于大表。基于這個原因，SMJ經(jīng)常不是一個特別有效的連接方法，但是如果2個row source都已經(jīng)預(yù)先排序，則這種連接方法的效率也是蠻高的。
嵌套循環(huán)(Nested Loops, NL)
這個連接方法有驅(qū)動表(外部表)的概念。其實，該連接過程就是一個2層嵌套循環(huán)，所以外層循環(huán)的次數(shù)越少越好，這也就是我們?yōu)槭裁磳⑿”砘蚍祷剌^小row source的表作為驅(qū)動表(用于外層循環(huán))的理論依據(jù)。但是這個理論只是一般指導(dǎo)原則，因為遵循這個理論并不能總保證使語句產(chǎn)生的I/O次數(shù)最少。有時不遵守這個理論依據(jù)，反而會獲得更好的效率。如果使用這種方法，決定使用哪個表作為驅(qū)動表很重要。有時如果驅(qū)動表選擇不正確，將會導(dǎo)致語句的性能很差、很差。
內(nèi)部連接過程：
Row source1的Row 1 ---------------- Probe ->Row source 2
Row source1的Row 2 ---------------- Probe ->Row source 2
Row source1的Row 3 ---------------- Probe ->Row source 2
…….
Row source1的Row n ---------------- Probe ->Row source 2
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從內(nèi)部連接過程來看，需要用row source1中的每一行，去匹配row source2中的所有行，所以此時保持row source1盡可能的小與高效的訪問row source2(一般通過索引實現(xiàn))是影響這個連接效率的關(guān)鍵問題。這只是理論指導(dǎo)原則，目的是使整個連接操作產(chǎn)生最少的物理I/O次數(shù)，而且如果遵守這個原則，一般也會使總的物理I/O數(shù)最少。但是如果不遵從這個指導(dǎo)原則，反而能用更少的物理I/O實現(xiàn)連接操作，那盡管違反指導(dǎo)原則吧！因為最少的物理I/O次數(shù)才是我們應(yīng)該遵從的真正的指導(dǎo)原則，在后面的具體案例分析中就給出這樣的例子。
在上面的連接過程中，我們稱Row source1為驅(qū)動表或外部表。Row Source2被稱為被探查表或內(nèi)部表。
在NESTED LOOPS連接中，Oracle讀取row source1中的每一行，然后在row sourc2中檢查是否有匹配的行，所有被匹配的行都被放到結(jié)果集中，然后處理row source1中的下一行。這個過程一直繼續(xù)，直到row source1中的所有行都被處理。這是從連接操作中可以得到第一個匹配行的最快的方法之一，這種類型的連接可以用在需要快速響應(yīng)的語句中，以響應(yīng)速度為主要目標(biāo)。
如果driving row source(外部表)比較小，并且在inner row source(內(nèi)部表)上有唯一索引，或有高選擇性非唯一索引時，使用這種方法可以得到較好的效率。NESTED LOOPS有其它連接方法沒有的的一個優(yōu)點是：可以先返回已經(jīng)連接的行，而不必等待所有的連接操作處理完才返回數(shù)據(jù)，這可以實現(xiàn)快速的響應(yīng)時間。
如果不使用并行操作，最好的驅(qū)動表是那些應(yīng)用了where 限制條件后，可以返回較少行數(shù)據(jù)的的表，所以大表也可能稱為驅(qū)動表，關(guān)鍵看限制條件。對于并行查詢，我們經(jīng)常選擇大表作為驅(qū)動表，因為大表可以充分利用并行功能。當(dāng)然，有時對查詢使用并行操作并不一定會比查詢不使用并行操作效率高，因為最后可能每個表只有很少的行符合限制條件，而且還要看你的硬件配置是否可以支持并行(如是否有多個CPU，多個硬盤控制器)，所以要具體問題具體對待。
NL連接的例子：
SQL> explain plan forselect a.dname,
b.sqlfrom dept a,emp bwhere a.deptno = b.deptno;
Query Plan-------------------------
SELECT STATEMENT [CHOOSE]
Cost=5NESTED LOOPSTABLE ACCESS FULL DEPT
[ANALYZED]TABLE ACCESS FULL EMP [ANALYZED]
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哈希連接(Hash Join, HJ)
這種連接是在oracle 7.3以后引入的，從理論上來說比NL與SMJ更高效，而且只用在CBO優(yōu)化器中。
較小的row source被用來構(gòu)建hash table與bitmap，第2個row source被用來被hansed，并與第一個row source生成的hash table進行匹配，以便進行進一步的連接。Bitmap被用來作為一種比較快的查找方法，來檢查在hash table中是否有匹配的行。特別的，當(dāng)hash table比較大而不能全部容納在內(nèi)存中時，這種查找方法更為有用。這種連接方法也有NL連接中所謂的驅(qū)動表的概念，被構(gòu)建為hash table與bitmap的表為驅(qū)動表，當(dāng)被構(gòu)建的hash table與bitmap能被容納在內(nèi)存中時，這種連接方式的效率極高。
HASH連接的例子：
SQL> explain plan forselect /*+ use_hash(emp) */
empno from emp, deptwhere emp.deptno = dept.deptno;
Query Plan----------------------------
SELECT STATEMENT[CHOOSE] Cost=3
HASH JOINTABLE ACCESS FULL DEPTTABLE ACCESS FULL EMP
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要使哈希連接有效，需要設(shè)置HASH_JOIN_ENABLED=TRUE，缺省情況下該參數(shù)為TRUE，另外，不要忘了還要設(shè)置hash_area_size參數(shù)，以使哈希連接高效運行，因為哈希連接會在該參數(shù)指定大小的內(nèi)存中運行，過小的參數(shù)會使哈希連接的性能比其他連接方式還要低。
總結(jié)一下，在哪種情況下用哪種連接方法比較好：
排序 - - 合并連接(Sort Merge Join, SMJ)：
a) 對于非等值連接，這種連接方式的效率是比較高的。
b) 如果在關(guān)聯(lián)的列上都有索引，效果更好。
c) 對于將2個較大的row source做連接，該連接方法比NL連接要好一些。
d) 但是如果sort merge返回的row source過大，則又會導(dǎo)致使用過多的rowid在表中查詢數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)庫性能下降，因為過多的I/O。
嵌套循環(huán)(Nested Loops, NL)：
a) 如果driving row source(外部表)比較小，并且在inner row source(內(nèi)部表)上有唯一索引，或有高選擇性非唯一索引時，使用這種方法可以得到較好的效率。
b) NESTED LOOPS有其它連接方法沒有的的一個優(yōu)點是：可以先返回已經(jīng)連接的行，而不必等待所有的連接操作處理完才返回數(shù)據(jù)，這可以實現(xiàn)快速的響應(yīng)時間。
哈希連接(Hash Join, HJ)：
a) 這種方法是在oracle7后來引入的，使用了比較先進的連接理論，一般來說，其效率應(yīng)該好于其它2種連接，但是這種連接只能用在CBO優(yōu)化器中，而且需要設(shè)置合適的hash_area_size參數(shù)，才能取得較好的性能。
b) 在2個較大的row source之間連接時會取得相對較好的效率，在一個row source較小時則能取得更好的效率。
c) 只能用于等值連接中
笛卡兒乘積(Cartesian Product)
當(dāng)兩個row source做連接，但是它們之間沒有關(guān)聯(lián)條件時，就會在兩個row source中做笛卡兒乘積，這通常由編寫代碼疏漏造成(即程序員忘了寫關(guān)聯(lián)條件)。笛卡爾乘積是一個表的每一行依次與另一個表中的所有行匹配。在特殊情況下我們可以使用笛卡兒乘積，如在星形連接中，除此之外，我們要盡量使用笛卡兒乘積，否則，自己想結(jié)果是什么吧！
注意在下面的語句中，在2個表之間沒有連接。
SQL> explain plan forselect emp.deptno,dept,deptno from emp,dept
Query Plan------------------------
SLECT STATEMENT [CHOOSE] Cost=5
MERGE JOIN CARTESIANTABLE ACCESS FULL DEPTSORT JOINTABLE ACCESS FULL EMP
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CARTESIAN關(guān)鍵字指出了在2個表之間做笛卡爾乘積。假如表emp有n行，dept表有m行，笛卡爾乘積的結(jié)果就是得到n * m行結(jié)果