分页查询初接触

晚上无聊,看到了一个有趣的帖子,可惜帖子到最后也没给出个答案,实验的冲动来自于这个帖子。
http://www.itpub.net/viewthread.php?tid=1266783&extra=&page=1

需求:对表ss按照object_id降序排序,取出第3000条记录。提供了两种语句的写法,看看哪种是最优的。
语句1
语句2
SELECT *
  FROM (SELECT A.*, ROWNUM RN
          FROM (SELECT /*+ index_desc(ss ind_id) */*
                  FROM SS
                 ORDER BY OBJECT_ID DESC) A
)
WHERE RN =3000;
SELECT *
  FROM (SELECT A.*, ROWNUM RN
          FROM (SELECT
                 *
                  FROM SS
                 ORDER BY OBJECT_ID DESC) A
         WHERE ROWNUM <= 3000)
WHERE RN > 2999;

SQL> create table ss as select * from dba_objects;
SQL>alter table ss modify object_id not null;(注意这一步对于实验来说是必须的)
SQL> insert /*+ append */ into ss select * from ss;
执行N次。-------语句略

SQL> create index ind_id on ss(object_id);

分析表:

BEGIN
  DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS(OWNNAME          => 'SCOTT',
                                TABNAME          => 'SS',
                                ESTIMATE_PERCENT => 100,
                                METHOD_OPT       => 'for all indexed columns',
                                CASCADE          => TRUE);
END;


语句1,不加rownum的,执行时间: 07.64
SELECT *
  FROM (SELECT A.*, ROWNUM RN
          FROM (SELECT /*+ index_desc(ss ind_id) */*
                  FROM SS
                 ORDER BY OBJECT_ID DESC) A
)
WHERE RN =3000;

执行计划:
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,'iostats last'));
Plan hash value: 3794800296

---------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                      | Name   | Starts | E-Rows | A-Rows |   A-Time   | Buffers |
---------------------------------------------------------------------------------------------------
|*  1 |  VIEW                          |        |      1 |    397K|      1 |00:00:07.60 |     398K|
|   2 |   COUNT                        |        |      1 |        |    397K|00:00:06.77 |     398K|
|   3 |    VIEW                        |        |      1 |    397K|    397K|00:00:05.17 |     398K|
|   4 |     TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| SS     |      1 |    397K|    397K|00:00:03.58 |     398K|
|   5 |      INDEX FULL SCAN DESCENDING| IND_ID |      1 |    397K|    397K|00:00:01.19 |     902 |
---------------------------------------------------------------------------------------------------

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

   1 - filter("RN"=3000)



语句2,加rownum的:

SELECT *
  FROM (SELECT A.*, ROWNUM RN
          FROM (SELECT
                 *
                  FROM SS
                 ORDER BY OBJECT_ID DESC) A
         WHERE ROWNUM <= 3000)
WHERE RN > 2999;

执行时间:00.17秒,比第一个的时间大大减小。

执行计划:

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,'iostats last'));

Plan hash value: 2998430533

---------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                      | Name   | Starts | E-Rows | A-Rows |   A-Time   | Buffers |
---------------------------------------------------------------------------------------------------
|*  1 |  VIEW                          |        |      1 |   3000 |      1 |00:00:00.11 |    3010 |
|*  2 |   COUNT STOPKEY                |        |      1 |        |   3000 |00:00:00.10 |    3010 |
|   3 |    VIEW                        |        |      1 |   3000 |   3000 |00:00:00.08 |    3010 |
|   4 |     TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| SS     |      1 |    397K|   3000 |00:00:00.05 |    3010 |
|   5 |      INDEX FULL SCAN DESCENDING| IND_ID |      1 |   3000 |   3000 |00:00:00.02 |      10 |
---------------------------------------------------------------------------------------------------

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

   1 - filter("RN">2999)
   2 - filter(ROWNUM<=3000)



对比两个语句执行计划的A-ROWS列,BUFFERS列,能清晰的看出第二个语句的性能明显优于第一个。之所以这样是因为第二个语句增加了rownum<=3000的条件,导致执行计划的ID=2多出了一个count stopkey操作,正是它控制着它的子操作可以提前被终止,如果没有这个count stopkey操作,index full scan descending(id=5) 操作需要从右向左扫描所有的索引块,再根据索引块读取leaf节点指向的所有数据块。由于count stopkey的存在,就可以控制它的子操作(id=5)扫描所需数据块后就终止操作。(其实5不是2的子,而是重孙,姑且让我叫子吧)

初学者可能有疑问,需求的内容是按照object_id降序排序取第3000条,如果增加rownum<=3000后,得到的结果会不会不正确,因为其余的记录并没有被排序。这个不会的,因为索引本来就是有序存储的,我们取的3000条记录肯定包含了降序排列后的第3000条记录。

为了初学者更容易理解count stopkey操作,举个简单的例子:

SQL> create table test as select * from dba_objects;

表已创建。

SQL> set autotrace traceonly
SQL> select * from test where rownum<2;

执行计划
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3931117773

---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |   177 |     4  (50)| 00:00:01 |
|*  1 |  COUNT STOPKEY     |      |       |       |            |          |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| TEST | 51101 |  8832K|     4  (50)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------

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

   1 - filter(ROWNUM<2)

统计信息
----------------------------------------------------------
          0  recursive calls
          0  db block gets
          4  consistent gets
          6  physical reads
          0  redo size



我们可以看到这个执行计划部分也有一个count stopkey操作。注意观察id=2的操作是一个全表扫描的操作,但是看到这个查询的逻辑读只有4,远远小于表的数据块。之所以会这样,就是因为count stopkey控制着它的子操作(table access full),在获得所需记录数后,父操作就终止了子操作。

如果不提前终止,需要的逻辑读是4037:


SQL> select * from test;

已选择49745行。

执行计划
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 1357081020

--------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation         | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
--------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |      | 51101 |  8832K|   196   (3)| 00:00:03 |
|   1 |  TABLE ACCESS FULL| TEST | 51101 |  8832K|   196   (3)| 00:00:03 |
--------------------------------------------------------------------------

统计信息
----------------------------------------------------------
          5  recursive calls
          0  db block gets
      4037  consistent gets
        392  physical reads

再多说几句,除了count stopkey可以控制子操作的执行程度,有一些操作还可以控制子操作不执行。比如:
SQL> select * from ss where 1=0;
未选定行
已用时间:  00: 00: 00.36
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,'runstats_last'));
 
Plan hash value: 1965655566
---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Starts | E-Rows | A-Rows |   A-Time   |
---------------------------------------------------------------------------
|*  1 |  FILTER            |      |      1 |        |      0 |00:00:00.01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| SS   |      0 |    397K|      0 |00:00:00.01 |
---------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
   1 - filter(NULL IS NOT NULL)
看到ID=2的starts列的值为0,即这个table access full操作根本没有执行。
 

还需要说明一点,object_id列的非空限制,在本实验里是必须的,因为索引中不存储空值,如果没这个非空的条件,执行计划就不可能采取索引扫描,不过在查询里增加object_id is not null也是可以的。

我们可以看看没有这个非空的限制条件会怎么样。

SQL> alter table ss modify object_id  null;

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,'iostats last'));

Plan hash value: 1785559084

-------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                | Name | Starts | E-Rows | A-Rows |   A-Time   | Buffers |
-------------------------------------------------------------------------------------------
|*  1 |  VIEW                    |      |      1 |   3000 |      1 |00:00:02.14 |    5476 |
|*  2 |   COUNT STOPKEY          |      |      1 |        |   3000 |00:00:02.14 |    5476 |
|   3 |    VIEW                  |      |      1 |    397K|   3000 |00:00:02.13 |    5476 |
|*  4 |     SORT ORDER BY STOPKEY|      |      1 |    397K|   3000 |00:00:02.11 |    5476 |
|   5 |      TABLE ACCESS FULL   | SS   |      1 |    397K|    397K|00:00:00.80 |    5476 |
-------------------------------------------------------------------------------------------

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

   1 - filter("RN">2999)
   2 - filter(ROWNUM<=3000)
   4 - filter(ROWNUM<=3000)


我们看到执行计划里看不到了count stopkey操作,但是ID=4行出现了一个sort order by stopkey操作,从ID=5的A-ROWS来看,操作执行了全表扫描(因为索引中不存储空值,即使增加索引HINT也会全表扫描)。但是ID=3的排序却由于sort order by stopkey的存在得到了优化,只需要排序出前三千条记录就可以,而不需要把数据全部排序。在这种情况下,rownum的存在,优化的只是排序操作,而全表扫描不可避免。因此这种情况下,如果条件允许最好增加一个非空的约束,或者在SQL语句增加条件object_id is not null。

SQL> SELECT *
  2    FROM (SELECT A.*, ROWNUM RN
  3            FROM (SELECT
  4                   *
  5                    FROM SS WHEREobject_id IS NOT NULL
  6                   ORDER BY OBJECT_ID DESC) A
  7           WHERE ROWNUM <= 3000)
  8   WHERE RN > 2999;

SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor(null,null,'iostats last'));

Plan hash value: 2998430533

------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                      | Name   | Starts | E-Rows | A-Rows |   A-Time   | Buffers | Reads  |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|*  1 |  VIEW                          |        |      1 |   3000 |      1 |00:00:00.17 |    3010 |   7 |
|*  2 |   COUNT STOPKEY                |        |      1 |        |   3000 |00:00:00.16 |    3010 |   7 |
|   3 |    VIEW                        |        |      1 |   3000 |   3000 |00:00:00.14 |    3010 |   7 |
|   4 |     TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| SS     |      1 |    397K|   3000 |00:00:00.12 |    3010 |   7 |
|*  5 |      INDEX FULL SCAN DESCENDING| IND_ID |      1 |   3000 |   3000 |00:00:00.08 |      10 |   7 |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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

   1 - filter("RN">2999)
   2 - filter(ROWNUM<=3000)
   5 - filter("OBJECT_ID" IS NOT NULL)

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