Oracle 12c中的with子句增强

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#数据库

探讨Oracle12c中WITH子句的新特性，包括直接在WITH子句中定义函数和过程，以及其对性能的影响。展示了WITH子句如何支持更复杂的逻辑，如自治事务函数，并讨论了WITH子句在不同上下文中的使用限制和优化。

Oracle 12c中的with子句增强

1. 设置
创建测试表。
DROP TABLE test PURGE;

CREATE TABLE test AS
SELECT 1 AS id
FROM dual
CONNECT BY level <= 1000000;

2. WITH子句中的函数
WITH子句声明部分可用来定义函数，如下所示。
WITH
FUNCTION with_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
BEGIN
RETURN p_id;
END;
SELECT with_function(id)
FROM test
WHERE rownum = 1
/

WITH_FUNCTION(ID)
-----------------
1

SQL>
有意思的是，当WITH子句中包含PL/SQL声明时，分号";"不再能用作SQL语句的终止符。如果我们使用它，SQL*Plus会等待更多命令文本输入。即使在官方文档中，也是使用了分号“;”和反斜杠“/”的组合。
从名字解析角度看，WITH子句PL/SQL声明部分定义的函数比当前模式中其他同名对象优先级要高。
3. WITH子句中的过程
即使不被使用，我们也可以在声明部分定义过程。
SET SERVEROUTPUT ON

WITH
PROCEDURE with_procedure(p_id IN NUMBER) IS
BEGIN
DBMS_OUTPUT.put_line('p_id=' || p_id);
END;
SELECT id
FROM test
WHERE rownum = 1
/

ID
----------
1

SQL>
现实中，如果你打算从声明部分的函数中调用一个过程，你可以在声明部分定义一个过程。
WITH
PROCEDURE with_procedure(p_id IN NUMBER) IS
BEGIN
DBMS_OUTPUT.put_line('p_id=' || p_id);
END;

FUNCTION with_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
BEGIN
with_procedure(p_id);
RETURN p_id;
END;
SELECT with_function(id)
FROM test
WHERE rownum = 1
/

WITH_FUNCTION(ID)
-----------------
1

p_id=1
SQL>
4. PL/SQL支持
PL/SQL并不支持该特点。如果视图在PL/SQL中使用将会报编译错误，如下所示。
BEGIN
FOR cur_rec IN (WITH
FUNCTION with_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
BEGIN
RETURN p_id;
END;
SELECT with_function(id)
FROM test
WHERE rownum = 1)
LOOP
NULL;
END LOOP;
END;
/
FUNCTION with_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
*
ERROR at line 3:
ORA-06550: line 3, column 30:
PL/SQL: ORA-00905: missing keyword
ORA-06550: line 2, column 19:
PL/SQL: SQL Statement ignored
ORA-06550: line 5, column 34:
PLS-00103: Encountered the symbol ";" when expecting one of the following:
loop

SQL>
使用动态SQL可以绕过这个限制。
SET SERVEROUTPUT ON
DECLARE
l_sql VARCHAR2(32767);
l_cursor SYS_REFCURSOR;
l_value NUMBER;
BEGIN
l_sql := 'WITH
FUNCTION with_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
BEGIN
RETURN p_id;
END;
SELECT with_function(id)
FROM test
WHERE rownum = 1';

OPEN l_cursor FOR l_sql;
FETCH l_cursor INTO l_value;
DBMS_OUTPUT.put_line('l_value=' || l_value);
CLOSE l_cursor;
END;
/
l_value=1

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL>
PL/SQL中将该特点用于静态SQL是未来版本的事情。
5. 性能优势
定义行内PL/SQL代码的原因是为了改善性能。下面创建常规函数来进行比较。
CREATE OR REPLACE FUNCTION normal_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
BEGIN
RETURN p_id;
END;
/
运行如下测试，测量行内函数查询消耗的时间和CPU。
SET SERVEROUTPUT ON
DECLARE
l_time PLS_INTEGER;
l_cpu PLS_INTEGER;

l_sql VARCHAR2(32767);
l_cursor SYS_REFCURSOR;

TYPE t_tab IS TABLE OF NUMBER;
l_tab t_tab;
BEGIN
l_time := DBMS_UTILITY.get_time;
l_cpu := DBMS_UTILITY.get_cpu_time;

l_sql := 'WITH
FUNCTION with_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
BEGIN
RETURN p_id;
END;
SELECT with_function(id)
FROM test';

OPEN l_cursor FOR l_sql;
FETCH l_cursor
BULK COLLECT INTO l_tab;
CLOSE l_cursor;

DBMS_OUTPUT.put_line('WITH_FUNCTION : ' ||
'Time=' || TO_CHAR(DBMS_UTILITY.get_time - l_time) || ' hsecs ' ||
'CPU Time=' || (DBMS_UTILITY.get_cpu_time - l_cpu) || ' hsecs ');

l_time := DBMS_UTILITY.get_time;
l_cpu := DBMS_UTILITY.get_cpu_time;

l_sql := 'SELECT normal_function(id)
FROM test';

OPEN l_cursor FOR l_sql;
FETCH l_cursor
BULK COLLECT INTO l_tab;
CLOSE l_cursor;

DBMS_OUTPUT.put_line('NORMAL_FUNCTION: ' ||
'Time=' || TO_CHAR(DBMS_UTILITY.get_time - l_time) || ' hsecs ' ||
'CPU Time=' || (DBMS_UTILITY.get_cpu_time - l_cpu) || ' hsecs ');

END;
/
WITH_FUNCTION : Time=45 hsecs CPU Time=39 hsecs
NORMAL_FUNCTION: Time=129 hsecs CPU Time=113 hsecs

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL>
从该测试可以看到，行内函数值消耗了普通函数三分之一的时间和CPU。
6. PRAGMA UDF
12c 版本前，人们经常会提到PRAGMA UDF，据说可通过行内PL/SQL来提升性能，同时，允许在SQL语句外定义PL/SQL对象。下列代码用PRAGMA重新定义之前的常规函数。
CREATE OR REPLACE FUNCTION normal_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
PRAGMA UDF;
BEGIN
RETURN p_id;
END;
/
一旦函数被编译，从先前部分运行该函数会产生相当有趣的结果。
SET SERVEROUTPUT ON
DECLARE
l_time PLS_INTEGER;
l_cpu PLS_INTEGER;

l_sql VARCHAR2(32767);
l_cursor SYS_REFCURSOR;

TYPE t_tab IS TABLE OF NUMBER;
l_tab t_tab;
BEGIN
l_time := DBMS_UTILITY.get_time;
l_cpu := DBMS_UTILITY.get_cpu_time;

l_sql := 'WITH
FUNCTION with_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
BEGIN
RETURN p_id;
END;
SELECT with_function(id)
FROM test';

OPEN l_cursor FOR l_sql;
FETCH l_cursor
BULK COLLECT INTO l_tab;
CLOSE l_cursor;

DBMS_OUTPUT.put_line('WITH_FUNCTION : ' ||
'Time=' || TO_CHAR(DBMS_UTILITY.get_time - l_time) || ' hsecs ' ||
'CPU Time=' || (DBMS_UTILITY.get_cpu_time - l_cpu) || ' hsecs ');

l_time := DBMS_UTILITY.get_time;
l_cpu := DBMS_UTILITY.get_cpu_time;

l_sql := 'SELECT normal_function(id)
FROM test';

OPEN l_cursor FOR l_sql;
FETCH l_cursor
BULK COLLECT INTO l_tab;
CLOSE l_cursor;

DBMS_OUTPUT.put_line('NORMAL_FUNCTION: ' ||
'Time=' || TO_CHAR(DBMS_UTILITY.get_time - l_time) || ' hsecs ' ||
'CPU Time=' || (DBMS_UTILITY.get_cpu_time - l_cpu) || ' hsecs ');

END;
/
WITH_FUNCTION : Time=44 hsecs CPU Time=40 hsecs
NORMAL_FUNCTION: Time=33 hsecs CPU Time=29 hsecs

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL>
用PRAGMA UDF的独立函数似乎一直比行内函数还快。
我以为从PL/SQL中调用PRAGMA UDF定义的函数会失败，可事实似乎不是这么个情况。
DECLARE
l_number NUMBER;
BEGIN
l_number := normal_function(1);
END;
/

PL/SQL procedure successfully completed.

SQL>
7. WITH_PLSQL Hint
如果包含PL/SQL声明部分的查询不是顶级查询，那么，顶级查询必须包含WITH_PLSQL hint。没有该hint，语句在编译时会失败，如下所示。
UPDATE test a
SET a.id = (WITH
FUNCTION with_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
BEGIN
RETURN p_id;
END;
SELECT with_function(a.id)
FROM dual);
/
SET a.id = (WITH
*
ERROR at line 2:
ORA-32034: unsupported use of WITH clause

SQL>
加上WITH_PLSQL hint后，语句编译通过且如期运行。
UPDATE /*+ WITH_PLSQL */ t1 a
SET a.id = (WITH
FUNCTION with_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS
BEGIN
RETURN p_id;
END;
SELECT with_function(a.id)
FROM dual);
/

1000000 rows updated.

SQL>
8. DETERMINISTIC Hint
就像刘易斯指出的那样，WITH子句中使用函数会阻止发生DETERMINISTIC优化。
SET TIMING ON ARRAYSIZE 15

WITH
FUNCTION slow_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER DETERMINISTIC IS
BEGIN
DBMS_LOCK.sleep(1);
RETURN p_id;
END;
SELECT slow_function(id)
FROM test
WHERE ROWNUM <= 10;
/

SLOW_FUNCTION(ID)
-----------------
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

10 rows selected.

Elapsed: 00:00:10.07
SQL>
9. 标量子查询缓冲
前面部分，我们看到行内函数定义对DETERMINISTIC hint优化上的负面影响。庆幸的是，标量子查询缓冲并不被同样被影响。
SET TIMING ON

WITH
FUNCTION slow_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER DETERMINISTIC IS
BEGIN
DBMS_LOCK.sleep(1);
RETURN p_id;
END;
SELECT (SELECT slow_function(id) FROM dual)
FROM test
WHERE ROWNUM <= 10;
/

(SELECTSLOW_FUNCTION(ID)FROMDUAL)
---------------------------------
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

10 rows selected.

Elapsed: 00:00:01.04
SQL>

通过with子句，我们可以把很多原本需要存储过程来实现的复杂逻辑用一句SQL来进行表达，

在12C中，with的功能又有所增强，在with里可以直接定义一个函数。

比如

甚至可以支持自治事务函数，在函数中进行DML操作

而在11G中，则直接报错ORA-00905

需要注意的是：在function定义的end后面不能跟函数名称

这种语法在查询DG备库查询中可以派上用场，在一个STANDBY备库中，我们不能在只读数据库中创建函数，但通过with子句，我们把函数定义在select语句中，就完美规避了这一问题。

创建测试环境

SQL> conn loge/china@pdb1;

已连接。

SQL> drop table t1 purge;

表已删除。

SQL> create table t1 as

2 select 1 as id from dual

3 connect by level <=1000;

表已创建。

说明：在12c中使用ctas创建表示后不需要在收集信息（EXEC DBMS_STATS.gather_table_stats('LOGE','T1');），将自动收集，可以查询（select * from user_tab_statistics）

在with中使用function

SQL> edit

已写入 file afiedt.buf

1 with

2 function w_function(p_id in number) return number is

3 begin

4 return p_id;

5 end;

6 select w_function(1)

7 from t1

8* where rownum=1

9 /

W_FUNCTION(1)

-------------

在with中使用procedure

SQL> edit

已写入 file afiedt.buf

1 with

2 procedure w_procedure (id in number) is

3 begin

4 dbms_output.put_line('id='||id);

5 end;

6 function w_function(p_id in number) return number is

7 begin

8 w_procedure(p_id);

9 return p_id;

10 end;

11 select w_function(id)

12 from t1

13* where rownum=1

SQL> /

W_FUNCTION(ID)

--------------

SQL> set serveroutput on

SQL> /

W_FUNCTION(ID)

--------------

id=1

PLSQL的支持，此示例比较两个函数性能

1 CREATE OR REPLACE FUNCTION n_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS

2 BEGIN

3 RETURN p_id;

4* END;

SQL> /

函数已创建。

-- SET SERVEROUTPUT ON

DECLARE

l_time PLS_INTEGER;

l_cpu PLS_INTEGER;

l_sql VARCHAR2(32767);

l_cursor SYS_REFCURSOR;

TYPE t_tab IS TABLE OF NUMBER;

l_tab t_tab;

BEGIN

l_time := DBMS_UTILITY.get_time;

l_cpu := DBMS_UTILITY.get_cpu_time;

l_sql := 'WITH

FUNCTION w_function(p_id IN NUMBER) RETURN NUMBER IS

BEGIN

RETURN p_id;

END;

SELECT w_function(id)

FROM t1';

OPEN l_cursor FOR l_sql;

FETCH l_cursor

BULK COLLECT INTO l_tab;

CLOSE l_cursor;

DBMS_OUTPUT.put_line('W_FUNCTION : ' ||

'Time=' || TO_CHAR(DBMS_UTILITY.get_time - l_time) || ' hsecs ' ||

'CPU Time=' || (DBMS_UTILITY.get_cpu_time - l_cpu) || ' hsecs ');

l_time := DBMS_UTILITY.get_time;

l_cpu := DBMS_UTILITY.get_cpu_time;

l_sql := 'SELECT n_function(id)

FROM t1';

OPEN l_cursor FOR l_sql;

FETCH l_cursor

BULK COLLECT INTO l_tab;

CLOSE l_cursor;

DBMS_OUTPUT.put_line('N_FUNCTION: ' ||

'Time=' || TO_CHAR(DBMS_UTILITY.get_time - l_time) || ' hsecs ' ||

'CPU Time=' || (DBMS_UTILITY.get_cpu_time - l_cpu) || ' hsecs ');

END;

结果：

W_FUNCTION : Time=1 hsecs CPU Time=2 hsecs

N_FUNCTION: Time=8 hsecs CPU Time=3 hsecs

PL/SQL 过程已成功完成。

WITH_PLSQL提示，大小写不敏感

SQL> update /*+ WITH_PLSQl */ t1 a

2 set a.id=(with

3 function w_function(p_id in number) return number is

4 begin

5 return p_id;

6 end;

7 select w_function(a.id)

8 from dual);

9 /

已更新 1000 行。

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