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NULL 值与索引(二)

Oracle 作者：bfc99 时间：2014-06-27 16:31:35 0 删除 编辑
 以下转自：http://blog.csdn.net/leshami/article/details/7438397 作者：Leshami

    在NULL值与索引(一)中讲述了null值与索引的一些基本情况。其主要的内容为，基于允许存在null值的索引列，其索引值不会被存储；其次
是由于这个特性导致了我们在使用is null时索引失效的情形；最后则是描述的通过为null值列添加not null约束来使得is null走索引。尽管我
们可以通过添加not null来解决is null走索引，当现实中的情况是仍然很多列根本是无法确定的，而必须保持其null特性。对于此种情形该如
何解决呢？

一、通过基于函数的索引来使得is null使用索引
[sql] view plaincopyprint?
  1. -->演示环境  
  2. scott@ORCL> select * from v$version where rownum<2;  
  3.   
  4. BANNER  
  5. ----------------------------------------------------------------  
  6. Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Prod  
  7.   
  8. -->创建测试表t2  
  9. scott@ORCL> create table t2(obj_id,obj_name) as select object_id,object_name from dba_objects;  
  10.   
  11. Table created.  
  12.   
  13. -->演示表t2上不存在not null约束  
  14. scott@ORCL> desc t2  
  15.  Name                          Null?    Type  
  16.  ----------------------------- -------- --------------------  
  17.  OBJ_ID                                 NUMBER  
  18.  OBJ_NAME                               VARCHAR2(128)  
  19.   
  20. -->为表t2创建一个普通的B树索引  
  21. scott@ORCL> create index i_t2_obj_id on t2(obj_id);  
  22.   
  23. Index created.  
  24.   
  25. -->将表t2列obj_id<=100的obj_id置空  
  26. -->注：在Oracle 10g中空字符串等同于null值  
  27. scott@ORCL> update t2 set obj_id='' where obj_id<=100;  
  28.   
  29. 99 rows updated.  
  30.   
  31. -->下面的查询亦表明在此时空字符串等同于null值  
  32. scott@ORCL> set null unknown  
  33. scott@ORCL> select * from t2 where obj_id is null and rownum<3;  
  34.   
  35.     OBJ_ID OBJ_NAME  
  36. ---------- ------------------------------  
  37. unknown    ICOL$  
  38. unknown    I_USER1  
  39.   
  40. -->收集统计信息  
  41. scott@ORCL> exec dbms_stats.gather_table_stats('SCOTT','T2',cascade=>true);  
  42.   
  43. PL/SQL procedure successfully completed.  
  44.   
  45. -->基于null值上使用not null会使用索引扫描，等同于前面 null值与索引(一) 中的描述  
  46. scott@ORCL> select count(*) from t2 where obj_id is not null;  
  47.   
  48. Execution Plan  
  49. ----------------------------------------------------------  
  50. Plan hash value: 3840858596  
  51.   
  52. -------------------------------------------------------------------------------------  
  53. | Id  | Operation             | Name        | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |  
  54. -------------------------------------------------------------------------------------  
  55. |   0 | SELECT STATEMENT      |             |     1 |     5 |     7   (0)| 00:00:01 |  
  56. |   1 |  SORT AGGREGATE       |             |     1 |     5 |            |          |  
  57. |*  2 |   INDEX FAST FULL SCAN| I_T2_OBJ_ID | 11719 | 58595 |     7   (0)| 00:00:01 |  
  58. -------------------------------------------------------------------------------------  
  59.   
  60. Predicate Information (identified by operation id):  
  61. ---------------------------------------------------  
  62.   
  63.    2 - filter("OBJ_ID" IS NOT NULL)  
  64.   
  65. -->列obj_id is null走全表扫描  
  66. scott@ORCL> select count(*) from t2 where obj_id is null;  
  67.   
  68. Execution Plan  
  69. ----------------------------------------------------------  
  70. Plan hash value: 3321871023  
  71.   
  72. ---------------------------------------------------------------------------  
  73. | Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |  
  74. ---------------------------------------------------------------------------  
  75. |   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |     5 |    13   (0)| 00:00:01 |  
  76. |   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |     5 |            |          |  
  77. |*  2 |   TABLE ACCESS FULL| T2   |     1 |     5 |    13   (0)| 00:00:01 |  
  78. ---------------------------------------------------------------------------  
  79.   
  80. Predicate Information (identified by operation id):  
  81. ---------------------------------------------------  
  82.   
  83.    2 - filter("OBJ_ID" IS NULL)  
  84.   
  85. -->创建基于函数的索引来使得is null走索引  
  86. -->下面使用了nvl函数来创建函数索引，即当obj_id为null值时，存储-1     
  87. scott@ORCL> create index i_fn_t2_obj_id on t2(nvl(obj_id,-1));  
  88.   
  89. Index created.  
  90.   
  91. -->收集索引信息  
  92. scott@ORCL> exec dbms_stats.gather_index_stats('SCOTT','I_FN_T2_OBJ_ID');  
  93.   
  94. PL/SQL procedure successfully completed.  
  95.   
  96. -->可以看到下面的执行计划中刚刚创建的函数索引已经生效I_FN_T2_OBJ_ID  
  97. scott@ORCL> select count(*) from t2 where nvl(obj_id,-1) = -1;  
  98.   
  99. Execution Plan  
  100. ----------------------------------------------------------  
  101. Plan hash value: 3983750858  
  102.   
  103. ------------------------------------------------------------------------------------  
  104. | Id  | Operation         | Name           | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |  
  105. ------------------------------------------------------------------------------------  
  106. |   0 | SELECT STATEMENT  |                |     1 |     5 |     1   (0)| 00:00:01 |  
  107. |   1 |  SORT AGGREGATE   |                |     1 |     5 |            |          |  
  108. |*  2 |   INDEX RANGE SCAN| I_FN_T2_OBJ_ID |   100 |   500 |     1   (0)| 00:00:01 |  
  109. ------------------------------------------------------------------------------------  
  110.   
  111. Predicate Information (identified by operation id):  
  112. ---------------------------------------------------  
  113.   
  114.    2 - access(NVL("OBJ_ID",(-1))=(-1))  
二、使用伪列创建基于函数的索引来使得is null使用索引
[sql] view plaincopyprint?
  1. -->下面通过添加一个值为-1(可取任意值)的伪列来创建索引  
  2. scott@ORCL> create index i_new_t2_obj_id on t2(obj_id,-1);  
  3.   
  4. Index created.  
  5.   
  6. -->收集索引信息  
  7. scott@ORCL> exec dbms_stats.gather_index_stats('SCOTT','I_NEW_T2_OBJ_ID');  
  8.   
  9. PL/SQL procedure successfully completed.     
  10.   
  11. -->从下面的查询可以看出obj_id is null使用了刚刚创建的索引  
  12. scott@ORCL> select count(*) from t2 where obj_id is null;  
  13.   
  14. Execution Plan  
  15. ----------------------------------------------------------  
  16. Plan hash value: 801885198  
  17.   
  18. -------------------------------------------------------------------------------------  
  19. | Id  | Operation         | Name            | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |  
  20. -------------------------------------------------------------------------------------  
  21. |   0 | SELECT STATEMENT  |                 |     1 |     5 |     2   (0)| 00:00:01 |  
  22. |   1 |  SORT AGGREGATE   |                 |     1 |     5 |            |          |  
  23. |*  2 |   INDEX RANGE SCAN| I_NEW_T2_OBJ_ID |    99 |   495 |     2   (0)| 00:00:01 |  
  24. -------------------------------------------------------------------------------------  
  25.   
  26. Predicate Information (identified by operation id):  
  27. ---------------------------------------------------  
  28.   
  29.    2 - access("OBJ_ID" IS NULL)  
  30.   
  31. -->查看刚刚创建的所有索引的相关统计信息     
  32. scott@ORCL> select index_name,index_type,blevel,leaf_blocks,num_rows,status,distinct_keys  
  33.   2  from user_indexes where table_name='T2';  
  34.   
  35. INDEX_NAME      INDEX_TYPE                         BLEVEL LEAF_BLOCKS   NUM_ROWS STATUS   DISTINCT_KEYS  
  36. --------------- ------------------------------ ---------- ----------- ---------- -------- -------------  
  37. I_FN_T2_OBJ_ID  FUNCTION-BASED NORMAL                   1          26      11719 VALID            11621  
  38. I_NEW_T2_OBJ_ID FUNCTION-BASED NORMAL                   1          32      11719 VALID            11621  
  39. I_T2_OBJ_ID     NORMAL                                  1          25      11620 VALID            11620  
  40.   
  41. -->从上面的结果可知：  
  42. -->普通的B索引(I_T2_OBJ_ID)使用的索引块最小，因为null值没有被存储，NUM_ROWS与DISTINCT_KEYS即是佐证  
  43. -->使用NVL函数创建的索引I_FN_T2_OBJ_ID中如实的反应了null值，即11620 + null值 = 11621  
  44. -->使用伪列创建的索引依然属于函数索引，其耗用的叶节点块数最多，因为多出了一个值(-1)来存储  
  45. -->尽管使用NVL创建的函数占用的磁盘空间小于使用伪列创建的索引，当在书写谓词时需要带上NVL函数，而伪列索引中谓词直接使用is null。  
三、NULL值与索引衍生特性
[sql] view plaincopyprint?
  1. -->由前面的种种事例再次说明NULL值不会被存储到索引中，因此基于这个特性可以使用decode函数来压缩索引列。  
  2. -->在实际应用的多数情形中，如表上有打印状态列is_printed通常为两种情形，已打印或未打印，假定1表示已打印，而0表示未打印。  
  3. -->通常情况下90%以上的单据都处于已打印状态，而仅有10%左右的处于未打印。而经常要使用的情形是查询未打印的单据并重新打印。  
  4. -->基于上述情况，可以使用位图索引来解决，但此处我们讨论的是B树索引，故不考虑该情形(或者说你使用了非企业版Oracle，不支持位图索引)  
  5. -->此处对于这类情形我们可以使用decode函数来解决这个问题  
  6.   
  7. -->更新表上的列，使之obj_id为1的行占绝大多数  
  8. scott@ORCL> update t2 set obj_id=1 where obj_id is not null;  
  9.   
  10. 11620 rows updated.  
  11.   
  12. -->更新表，使之obj_id为0的行占少部分  
  13. scott@ORCL> update t2 set obj_id = 0 where obj_id is null;  
  14.   
  15. 99 rows updated.  
  16.   
  17. scott@ORCL> commit;  
  18.   
  19. -->收集统计信息  
  20. scott@ORCL> exec dbms_stats.gather_table_stats('SCOTT','T2',cascade=>true);  
  21.   
  22. PL/SQL procedure successfully completed.  
  23.   
  24. -->表t2上obj_id列的最终分布  
  25. scott@ORCL> select obj_id,count(*) from t2 group by obj_id;  
  26.   
  27.     OBJ_ID   COUNT(*)  
  28. ---------- ----------  
  29.          1      11620  
  30.          0         99     
  31.   
  32. -->使用decode函数创建索引  
  33. -->注意此处decode的使用，当obj_id非0值时，其值被赋予为null值，由于该null值不会存储到索引，因此大部分obj_id列值为1的不会被索引  
  34. scott@ORCL> create index i_fn2_t2_obj_id on t2(decode(obj_id,0,0,null));  
  35.   
  36. Index created.  
  37.   
  38. -->收集索引上的统计信息  
  39. scott@ORCL> exec dbms_stats.gather_index_stats('SCOTT','I_FN2_T2_OBJ_ID');  
  40.   
  41. PL/SQL procedure successfully completed.  
  42.   
  43. -->查看新索引的执行计划  
  44. scott@ORCL> set autot trace exp;  
  45. scott@ORCL> select count(*) from t2 where decode(obj_id,0,0,null) = 0;  
  46.   
  47. Execution Plan  
  48. ----------------------------------------------------------  
  49. Plan hash value: 1461308992  
  50.   
  51. -------------------------------------------------------------------------------------  
  52. | Id  | Operation         | Name            | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |  
  53. -------------------------------------------------------------------------------------  
  54. |   0 | SELECT STATEMENT  |                 |     1 |     3 |     1   (0)| 00:00:01 |  
  55. |   1 |  SORT AGGREGATE   |                 |     1 |     3 |            |          |  
  56. |*  2 |   INDEX RANGE SCAN| I_FN2_T2_OBJ_ID |    98 |   294 |     1   (0)| 00:00:01 |  
  57. -------------------------------------------------------------------------------------  
  58.   
  59. Predicate Information (identified by operation id):  
  60. ---------------------------------------------------  
  61.   
  62.    2 - access(DECODE("OBJ_ID",0,0,NULL)=0)  
  63.   
  64. -->当直接使用obj_id = 0来查询时使用的是普通的B树索引  
  65. scott@ORCL> select count(*) from t2 where obj_id = 0;  
  66.   
  67. Execution Plan  
  68. ----------------------------------------------------------  
  69. Plan hash value: 1804118247  
  70.   
  71. ---------------------------------------------------------------------------------  
  72. | Id  | Operation         | Name        | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |  
  73. ---------------------------------------------------------------------------------  
  74. |   0 | SELECT STATEMENT  |             |     1 |     3 |     1   (0)| 00:00:01 |  
  75. |   1 |  SORT AGGREGATE   |             |     1 |     3 |            |          |  
  76. |*  2 |   INDEX RANGE SCAN| I_T2_OBJ_ID |    99 |   297 |     1   (0)| 00:00:01 |  
  77. ---------------------------------------------------------------------------------  
  78.   
  79. Predicate Information (identified by operation id):  
  80. ---------------------------------------------------  
  81.   
  82.    2 - access("OBJ_ID"=0)     
  83.   
  84. -->当使用obj_id = 1来查询时走全表扫描，因为obj_id = 1占据表90%以上，由CBO特性决定了走全表扫描     
  85. scott@ORCL> select * from t2 where obj_id = 1;  
  86.   
  87. Execution Plan  
  88. ----------------------------------------------------------  
  89. Plan hash value: 1513984157  
  90.   
  91. --------------------------------------------------------------------------  
  92. | Id  | Operation         | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |  
  93. --------------------------------------------------------------------------  
  94. |   0 | SELECT STATEMENT  |      | 11620 |   249K|    14   (8)| 00:00:01 |  
  95. |*  1 |  TABLE ACCESS FULL| T2   | 11620 |   249K|    14   (8)| 00:00:01 |  
  96. --------------------------------------------------------------------------  
  97.   
  98. Predicate Information (identified by operation id):  
  99. ---------------------------------------------------  
  100.   
  101.    1 - filter("OBJ_ID"=1)  
  102.      
  103. -->表t2上所有索引的统计信息  
  104. scott@ORCL> select index_name,index_type,blevel,leaf_blocks,num_rows,status,distinct_keys  
  105.   2  from user_indexes where table_name='T2';  
  106.     
  107. INDEX_NAME      INDEX_TYPE                         BLEVEL LEAF_BLOCKS   NUM_ROWS STATUS   DISTINCT_KEYS  
  108. --------------- ------------------------------ ---------- ----------- ---------- -------- -------------  
  109. I_FN_T2_OBJ_ID  FUNCTION-BASED NORMAL                   1          40      11719 VALID                2  
  110. I_NEW_T2_OBJ_ID FUNCTION-BASED NORMAL                   1          52      11719 VALID                2  
  111. I_FN2_T2_OBJ_ID FUNCTION-BASED NORMAL                   0           1         99 VALID                1  
  112. I_T2_OBJ_ID     NORMAL                                  1          40      11719 VALID                2  
  113.   
  114. -->从上面的结果可知，索引I_FN2_T2_OBJ_ID仅仅存储了99跳记录，且DISTINCT_KEYS值为1个，因为所有非0值的全部被置NULL。  
  115. -->以上方法实现了索引压缩，避免了较大索引维护所需的开销，同时也提高了查询性能。  
  116. -->Author : Robinson Cheng  
  117. -->Blog :   http://blog.csdn.net/robinson_0612  
四、总结
    1、对于用于连接或经常被谓词使用到的列应尽可能避免NULL值属性，因为它容易导致索引失效。
    2、为需要使用NULL值的列添加缺省值(alter table tb modify(col default 'Y'))。
    3、如果NULL值不可避免也不能使用缺省值，应考虑为该常用列使用nvl函数创建索引，或使用伪列来创建索引以提高查询性能。
    4、对于复合索引应保证索引中至少有一列不为NULL值，还是因为全部列为NULL时不被索引存储，以保证使用is null是可以使用索引。
    5、对于复合索引应保证索引列应使用数据类型长度最小的列来添加not null约束应节省磁盘空间。

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