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Oracle构造序列的方法分析对比

怀晓明 2017-07-05
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编辑手记:关于Oracle的序列,相信大家并不陌生,但很多人平时只用到connect by 的方式来构造序列,今天一起来学习更多的构造序列的方法及每个方法的优缺点。


作者介绍

怀晓明,云和恩墨性能优化专家。ITPUB社区版主,兴趣广泛,视野广阔,目前专注于SQL审核与优化工作,是一个细心敏锐的troubleshooter。擅长数据库和web的设计和开发,精于故障诊断和处理。

正文

Oracle构造序列的方法随着版本一直在变化。在9i之前的版本,常用的方法是:

select rownum rn from all_objects where rownum<=xx;


从all_objects等系统视图中去获取序列的方式,虽然简单,但有一个致命的弱点是该视图的sql非常复杂,嵌套层数很多,一旦应用到真实案例中,极有可能碰到Oracle自身的bug,所以这种方式不考虑,直接pass掉。


2、9i之后,我们用connect by

select rownum rn from dual connect by rownum<=xx;

3、自从10g开始支持XML后,还可以使用以下方式:

select rownum rn from xmltable('1 to xx');


接下来我们从序列大小,构造时间等方面对比分析这两种方式。


1、先看connect by的方法

lastwinner@lw> select count(*) from (select rownum rn from dual connect by rownum<=power(2,19));


COUNT(*)

----------

524288


已用时间:  00: 00: 00.20

lastwinner@lw> select count(*) from (select rownum rn from dual connect by rownum<=power(2,20));

select count(*) from (select rownum rn from dual connect by rownum<=power(2,20))

                                            *

第 1 行出现错误:

ORA-30009: CONNECT BY 操作内存不足


可见直接用connect by去构造较大的序列时,消耗的资源很多,速度也快不到哪儿去。实际上2^20并不是一个很大的数字,就是1M而已。

但xmltable方式就不会耗这么多资源

lastwinner@lw> select count(*) from (select rownum rn from xmltable('1 to 1048576'));


COUNT(*)

----------

1048576


已用时间:  00: 00: 00.95


其实除了上述三种办法,我们还可以使用笛卡尔积来构造序列。如果换成笛卡尔连接的方式,那么构造2^20时,connect by也ok


lastwinner@lw> with a as (select rownum rn from dual connect by rownum<=power(2,10))

  2  select count(*) from (select rownum rn from a, a);


  COUNT(*)

----------

   1048576


已用时间:  00: 00: 00.09


我们试着将1M加大到1G,在connect by方式下

lastwinner@lw> with a as (select rownum rn from dual connect by rownum<=power(2,10))

  2  select count(*) from (select rownum rn from a, a, a);


  COUNT(*)

----------

1073741824


已用时间:  00: 01: 07.37


耗时高达1分钟还多,再看看xmltable方式,考虑到1M的时候耗时就达到0.95秒,因此这里只测试1/16*1G,即64M的情况

lastwinner@lw> select count(*) from (select rownum rn from xmltable('1 to 67108864'));

  COUNT(*)

----------

  67108864


已用时间:  00: 00: 37.00


如果直接构造到1G,那么时间差不多是16*37s这个级别。


但如果通过笛卡尔积+xmltable的方式来构造。

lastwinner@lw> with a as (select rownum rn from xmltable('1 to 1024'))

  2  select count(*) from (select rownum rn from a, a, a);


  COUNT(*)

----------

1073741824


已用时间:  00: 01: 07.95


这时间和connect by的差不多。以上测试,总的可见,在构造较大序列时,笛卡尔积的方式是最佳的,单纯使用connect by会遭遇内存不足,而单独使用xmltable则会耗费较多的时间。


现在再看看基本用纯表连接的方式来构造同样大小的序列,先来1M的

lastwinner@lw> with b as (select 1 r from dual union all select 2 from dual),

  2  c as (select rownum r from b,b,b,b,b,

  3  b,b,b,b,b,

  4  b,b,b,b,b,

  5  b,b,b,b,b)

  6  select count(*) from c;


  COUNT(*)

----------

   1048576


已用时间:  00: 00: 00.33


再来64M的

lastwinner@lw> ed

已写入 file afiedt.buf


  1  with b as (select 1 r from dual union all select 2 from dual),

  2  c as (select rownum r from b,b,b,b,b,

  3  b,b,b,b,b,

  4  b,b,b,b,b,

  5  b,b,b,b,b,

  6  b,b,b,b,b,b)

  7* select count(*) from c

lastwinner@lw>


  COUNT(*)

----------

  67108864


已用时间:  00: 00: 16.62


这个速度并不快,但已经比直接xmltable快了。
其实64M,即64*2^20可以表示为(2^5)^5*2,那我们来改写一下64M的sql


lastwinner@lw> with b as (select 1 r from dual union all select 2 from dual),

  2  c as (select rownum r from b,b,b,b,b),

  3  d as (select rownum r from c,c,c,c,c,b)

  4  select count(*) from d;


  COUNT(*)

----------

  67108864


已用时间:  00: 00: 04.53


可以看到,从16s到4s,已经快了很多。这个示例告诉我们,中间表c 在提高速度方面起到了很好的作用。


但在构造到1G时,还是要慢一些

lastwinner@lw> ed

已写入 file afiedt.buf


  1  with b as (select 1 r from dual union all select 2 from dual),

  2  c as (select rownum r from b,b,b,b,b),

  3  d as (select rownum r from c,c,c,c,c,c)

  4* select count(*) from d

lastwinner@lw>


  COUNT(*)

----------

1073741824


已用时间:  00: 01: 11.48


尝试相对较快的写法,多一层中间表

lastwinner@lw> ed

已写入 file afiedt.buf


  1  with b as (select 1 r from dual union all select 2 from dual),

  2  c as (select rownum r from b,b,b),

  3  d as (select rownum r from c,c,c),

  4  e as (select rownum r from d,d,d,c)

  5* select count(*) from e

lastwinner@lw>


  COUNT(*)

----------

1073741824


已用时间:  00: 01: 06.89


更快一点(思路,32^2=1024, 1G=2^30=(2^5)^6=((2^5)^2)^3 。)

lastwinner@lw> ed

已写入 file afiedt.buf


  1  with b as (select 1 r from dual union all select 2 from dual),

  2  c as (select rownum r from b,b,b,b,b),

  3  d as (select rownum r from c,c),

  4  e as (select rownum r from d,d,d)

  5* select count(*) from e

lastwinner@lw>


  COUNT(*)

----------

1073741824


已用时间:  00: 01: 05.21


这时候我们将2^5=32换成直接构造出来的方式

lastwinner@lw> ed

已写入 file afiedt.buf


  1  with b as (select rownum r from dual connect by rownum<=power(2,5)),

  2  c as (select rownum r from b,b),

  3  d as (select rownum r from c,c,c)

  4* select count(*) from d

lastwinner@lw>


  COUNT(*)

----------

1073741824


已用时间:  00: 01: 05.07


可见所耗费的时间差不多。


由此我们还可以得出,表连接的代价其实也是昂贵的,适当的减少表连接的次数,适当的使用with里的中间表,能有效提高系统性能。


再重复一下刚才构造64M(2^26)的场景

lastwinner@lw> ed

已写入 file afiedt.buf


  1  with b as (select 1 r from dual union all select 2 from dual),

  2  c as (select rownum r from b,b,b,b,b,

  3  b,b,b,b,b,

  4  b,b,b,b,b,

  5  b,b,b,b,b,

  6  b,b,b,b,b,b)

  7* select count(*) from c

lastwinner@lw>


  COUNT(*)

----------

  67108864


已用时间:  00: 00: 16.62


总共25次的表连接,1层嵌套,让速度非常慢。提高一下(26=4*3*2+2*2),总共8次表连接,3层嵌套。

lastwinner@lw> ed

已写入 file afiedt.buf


  1  with b as (select 1 r from dual union all select 2 from dual),

  2  c as (select rownum r from b,b,b,b),

  3  d as (select rownum r from c,c,c),

  4  e as (select rownum r from d,d,b,b)

  5* select count(*) from e

lastwinner@lw> /


  COUNT(*)

----------

  67108864

已用时间:  00: 00: 04.00


效率提升4倍。要注意在这个案例中并非表连接越少越好,嵌套层数也是需要关注的指标。执行计划有兴趣的同学自己去看吧,我就不列了,上例中,系统生成的中间表有3个。

最终结论,构造较大序列时,例如同样是构造出64M的序列,oracle在处理时,用表连接的方式明显占优。但考虑到书写的便利性,因此在构造较小序列的时候,比如不超过1K的序列,那么直接用connect by或xmltable的方式就好了。


附:newkid 回复方法,表示更灵活,有兴趣的同学可以尝试:

create or replace function generator (n pls_integer) return sys.odcinumberlist pipelined is
  m pls_integer := trunc(n / 10);
  r pls_integer := n - 10 * m;
begin
  for i in 1 .. m loop
    pipe row (null);
    pipe row (null);
    pipe row (null);
    pipe row (null);
    pipe row (null);
    pipe row (null);
    pipe row (null);
    pipe row (null);
    pipe row (null);
    pipe row (null);
  end loop;
  for i in 1 .. r loop
    pipe row (null);
  end loop;
end;
/
alter function generator compile plsql_code_type = native;

SQL> select count(*) from table(generator(67108864));

  COUNT(*)
----------
  67108864

Elapsed: 00:00:06.68

SQL> with b as (select 1 r from dual union all select 2 from dual),
  2  c as (select rownum r from b,b,b,b),
  3  d as (select rownum r from c,c,c),
  4  e as (select rownum r from d,d,b,b)
  5  select count(*) from e;

  COUNT(*)
----------
  67108864

Elapsed: 00:00:06.32

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最后修改时间:2020-05-08 00:18:30
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