在Oracle中，在高并发、高负载的情况下，如何给表添加字段并设置DEFAULT值？

DB宝 2019-10-23
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♣题目部分在Oracle中，在高并发、高负载的情况下，如何给表添加字段并设置DEFAULT值？

     
♣答案部分

在Oracle 12c之前，当Oracle表数据量上亿时，对表执行“ALTER TABLE XXX ADD COLUMN_XX VARCHAR2(2) DEFAULT 'XXX';”操作时，效率及安全性是必须要考虑的因素。若直接执行，则会在该过程中给表加上6级表锁，也就是连查询都需要等待，这在生产库上是相当危险的操作。因为Oracle在执行上述操作过程中，不仅要更新数据字典，还会刷新全部的记录，并且会使得Undo表空间暴涨，所以，正确的做法是将更新数据字典和更新字段值分开。
例如，表LKILL.T_KILL约有4500W的数据，直接添加一个字段C_LHR需要花费21分钟，如下所示：
112:20:17 SYS@RACLHR2> ALTER TABLE LKILL.T_KILL ADD C_LHR VARCHAR2(100) DEFAULT 'LHR';
2Table altered.
3Elapsed: 00:21:58.53

若修改为如下的方式，则可以显著提高这个操作的性能，但表中原有的记录对于新添加的列为空，新增记录默认值会设置为LHR，那么原有记录的默认值就需要在系统空闲的时候进行批量更新、批量提交或采用系统包DBMS_PARALLEL_EXECUTE来更新，这样不至于大批量锁表，请参考本书中分批更新的部分【【DB笔试面试468】分批插入、分批更新、分批删除、分批提交的写法有哪些？】。如下所示：
112:42:17 SYS@RACLHR2> ALTER TABLE LKILL.T_KILL ADD A_LHR VARCHAR2(100);
2Table altered.
3Elapsed: 00:00:00.35
413:53:54 SYS@RACLHR2> ALTER TABLE LKILL.T_KILL MODIFY A_LHR VARCHAR2(100) DEFAULT 'LHR';
5Table altered.
6Elapsed: 00:00:00.06

需要注意的是，从Oracle 11g开始，当添加一个带有默认值的非空列时（注意2个条件，NOT NULL和默认值），Oracle不会使用这个默认值来物理更新现有存在的行，Oracle只会存储这个新列元数据（NOT NULL约束和DEFAULT默认值），从而使得对该表的添加带有默认值的非空列操作可以在瞬间完成。当然，从表中检索该列时，会有部分的NVL函数代价。具体的细微差别可以通过10046事件来分析，这里不再详细解析。
从Oracle 12c开始，支持具有默认值的空列的添加列的DDL语句优化，即如下2条SQL语句的效率是一样的，也不存在锁表的现象了：
1ALTER TABLE LKILL.T_KILL ADD A_LHR VARCHAR2(100);
2ALTER TABLE LKILL.T_KILL ADD A_LHR VARCHAR2(100) NOT NULL;

示例如下所示：
 1LHR@OCPLHR1> select * from v$version where rownum<=1;
 2
 3BANNER
 4--------------------------------------------------------------------------------
 5Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.3.0 - 64bit Production
 6
 7LHR@OCPLHR1> set time on
 816:59:00 LHR@OCPLHR1> set timing on
 916:59:08 LHR@OCPLHR1> CREATE TABLE t1 AS 
1016:59:21   2  SELECT ROWNUM N1,
1116:59:21   3         TRUNC((ROWNUM - 1) / 3) N2,
1216:59:21   4         TRUNC(DBMS_RANDOM.VALUE(ROWNUM, ROWNUM * 10)) N3,
1316:59:21   5         DBMS_RANDOM.STRING('U', 10) cl
1416:59:21   6    FROM DUAL
1516:59:21   7  CONNECT BY LEVEL <= 200000;
16
17Table created.
18
19Elapsed: 00:00:05.72
20
2116:59:45 LHR@OCPLHR1> SELECT d.bytes FROM user_segments d WHERE d.segment_name='T1';
22
23     BYTES
24----------
25   7340032
26
27Elapsed: 00:00:00.09
2817:01:00 LHR@OCPLHR1> ALTER TABLE t1 ADD c_ddl NUMBER DEFAULT 666 ;
29
30Table altered.
31
32Elapsed: 00:00:25.29
3317:02:07 LHR@OCPLHR1> SELECT d.bytes FROM user_segments d WHERE d.segment_name='T1';
34
35     BYTES
36----------
37   8388608
38
39Elapsed: 00:00:00.01
4017:02:13 LHR@OCPLHR1> ALTER TABLE t1 ADD c_ddl2 NUMBER DEFAULT 888 not null;
41
42Table altered.
43
44Elapsed: 00:00:00.08
4517:02:37 LHR@OCPLHR1> SELECT d.bytes FROM user_segments d WHERE d.segment_name='T1';
46
47     BYTES
48----------
49   8388608
50
51Elapsed: 00:00:00.01

可以看出，在Oracle 11g中，加了NOT NULL约束的SQL语句，可以在瞬间完成添加列的操作，而只设置了默认值的SQL语句使用了25秒的时间。另外，加了NOT NULL约束的SQL语句执行完毕后，表的大小没有变化，这也说明了Oracle并没有做物理更新。
下面查看其执行计划，注意在这里不要使用“SET AUTOT ON”的方式，否则不能看到其真实的执行计划：
 117:05:30 LHR@OCPLHR1> SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE c_ddl2=888;
 2
 3  COUNT(*)
 4----------
 5    200000
 6
 7Elapsed: 00:00:00.02
 817:05:39 LHR@OCPLHR1> select  * from table(dbms_xplan.display_cursor);
 9
10PLAN_TABLE_OUTPUT
11-------------------------------------------------------------
12SQL_ID  bq50v8z914juk, child number 0
13-------------------------------------
14SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE c_ddl2=888
15
16Plan hash value: 3724264953
17
18---------------------------------------------------------------------------
19| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
20---------------------------------------------------------------------------
21|   0 | SELECT STATEMENT   |      |       |       |   282 (100)|          |
22|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    13 |            |          |
23|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |   199K|  2530K|   282   (2)| 00:00:04 |
24---------------------------------------------------------------------------
25
26Predicate Information (identified by operation id):
27---------------------------------------------------
28
29   2 - filter(NVL("C_DDL2",888)=888)
30
31Note
32-----
33   - dynamic sampling used for this statement (level=2)
34
35
3623 rows selected.
37
3817:08:55 LHR@OCPLHR1> SELECT * FROM t1 WHERE rownum<=1;
39
40        N1         N2         N3 CL              C_DDL     C_DDL2
41---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
42         1          0          8 XYGGZXRRYR        666        888

可以看到，在谓词部分出现了NVL函数。所以，Oracle认为C_DDL2列是空列。
下面测试是否可以使用索引：
 117:29:24 LHR@OCPLHR1> CREATE INDEX idx_c_ddl2 ON t1(c_ddl2);
 2
 3Index created.
 4
 5Elapsed: 00:00:00.71
 617:31:08 LHR@OCPLHR1> update t1 set c_ddl2='8881' where rownum<=1;
 7
 81 row updated.
 9
10Elapsed: 00:00:00.05
1117:31:13 LHR@OCPLHR1> commit;
12
13Commit complete.
14
15Elapsed: 00:00:00.00
1617:31:16 LHR@OCPLHR1> SELECT * FROM t1 WHERE c_ddl2=8881;
17
18        N1         N2         N3 CL              C_DDL     C_DDL2
19---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
20         1          0          8 XYGGZXRRYR        666       8881
21
22Elapsed: 00:00:00.01
2317:31:24 LHR@OCPLHR1> select  * from table(dbms_xplan.display_cursor);
24
25PLAN_TABLE_OUTPUT
26-------------------------------------------------------------------------------
27SQL_ID  0sm5s7zkvycrq, child number 0
28-------------------------------------
29SELECT * FROM t1 WHERE c_ddl2=8881
30
31Plan hash value: 1464185165
32
33------------------------------------------------------------------------------------------
34| Id  | Operation                   | Name       | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
35------------------------------------------------------------------------------------------
36|   0 | SELECT STATEMENT            |            |       |       |     2 (100)|          |
37|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| T1         |     1 |    34 |     2   (0)| 00:00:01 |
38|*  2 |   INDEX RANGE SCAN          | IDX_C_DDL2 |     1 |       |     1   (0)| 00:00:01 |
39------------------------------------------------------------------------------------------
40
41Predicate Information (identified by operation id):
42---------------------------------------------------
43
44   2 - access("C_DDL2"=8881)
45
46
4719 rows selected.
48
49Elapsed: 00:00:00.11

令人惊喜的是，使用了索引。
下面看看在Oracle 12c中的执行情况：
  1LHR@lhr121> set line 120
  2LHR@lhr121> select * from v$version where rownum<=1;
  3
  4BANNER                                                                               CON_ID
  5-------------------------------------------------------------------------------- ----------
  6Oracle Database 12c Enterprise Edition Release 12.1.0.2.0 - 64bit Production              0
  7
  8Elapsed: 00:00:00.00
  9LHR@lhr121> CREATE TABLE t1 AS 
 10  2  SELECT ROWNUM N1,
 11  3         TRUNC((ROWNUM - 1) / 3) N2,
 12  4         TRUNC(DBMS_RANDOM.VALUE(ROWNUM, ROWNUM * 10)) N3,
 13       DBMS_RANDOM.STRING('U', 10) cl
 14  6    FROM DUAL
 15  7  CONNECT BY LEVEL <= 100000;
 16
 17Table created.
 18
 19Elapsed: 00:00:09.41
 20LHR@lhr121> SELECT d.bytes FROM user_segments d WHERE d.segment_name='T1';
 21
 22     BYTES
 23----------
 24   4194304
 25
 26Elapsed: 00:00:00.33
 27LHR@lhr121>  ALTER TABLE t1 ADD c_ddl NUMBER DEFAULT 666 ;
 28
 29Table altered.
 30
 31Elapsed: 00:00:00.65
 32LHR@lhr121> SELECT d.bytes FROM user_segments d WHERE d.segment_name='T1';
 33
 34     BYTES
 35----------
 36   4194304
 37
 38Elapsed: 00:00:00.14
 39LHR@lhr121> ALTER TABLE t1 ADD c_ddl2 NUMBER DEFAULT 888 not null;
 40
 41Table altered.
 42
 43Elapsed: 00:00:00.15
 44LHR@lhr121> SELECT d.bytes FROM user_segments d WHERE d.segment_name='T1';
 45
 46     BYTES
 47----------
 48   4194304
 49
 50Elapsed: 00:00:00.09
 51
 52LHR@lhr121> SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE c_ddl2=888;
 53
 54  COUNT(*)
 55----------
 56    100000
 57
 58Elapsed: 00:00:00.02
 59LHR@lhr121>  select  * from table(dbms_xplan.display_cursor);
 60
 61PLAN_TABLE_OUTPUT
 62-----------------------------------------------------------------------------
 63SQL_ID  bq50v8z914juk, child number 1
 64-------------------------------------
 65SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE c_ddl2=888
 66
 67Plan hash value: 3724264953
 68
 69---------------------------------------------------------------------------
 70| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
 71---------------------------------------------------------------------------
 72|   0 | SELECT STATEMENT   |      |       |       |   122 (100)|          |
 73|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    13 |            |          |
 74|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |   100K|  1269K|   122   (1)| 00:00:01 |
 75---------------------------------------------------------------------------
 76
 77Predicate Information (identified by operation id):
 78---------------------------------------------------
 79
 80   2 - filter(NVL("C_DDL2",888)=888)
 81
 82Note
 83-----
 84   - statistics feedback used for this statement
 85
 86
 8723 rows selected.
 88
 89Elapsed: 00:00:00.05
 90
 91LHR@lhr121> SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE c_ddl=666;
 92
 93  COUNT(*)
 94----------
 95    100000
 96
 97Elapsed: 00:00:00.04
 98LHR@lhr121>  select  * from table(dbms_xplan.display_cursor);
 99
100PLAN_TABLE_OUTPUT
101------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
102SQL_ID  dph2gfp6f0jja, child number 1
103-------------------------------------
104SELECT COUNT(*) FROM t1 WHERE c_ddl=666
105
106Plan hash value: 3724264953
107
108---------------------------------------------------------------------------
109| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
110---------------------------------------------------------------------------
111|   0 | SELECT STATEMENT   |      |       |       |   122 (100)|          |
112|   1 |  SORT AGGREGATE    |      |     1 |    13 |            |          |
113|*  2 |   TABLE ACCESS FULL| T1   |  1000 | 13000 |   122   (1)| 00:00:01 |
114---------------------------------------------------------------------------
115
116Predicate Information (identified by operation id):
117---------------------------------------------------
118
119   2 - filter(DECODE(TO_CHAR(SYS_OP_VECBIT("SYS_NC00005$",0)),NULL,NVL("
120              C_DDL",666),'0',NVL("C_DDL",666),'1',"C_DDL")=666)
121
122
12320 rows selected.
124
125Elapsed: 00:00:00.12
126LHR@lhr121> SELECT d.column_name, d.column_id,d.hidden_column,d.virtual_column FROM Dba_Tab_Cols d  WHERE d.table_name='T1' order by column_id;
127
128COLUMN_NAME      COLUMN_ID HID VIR
129--------------- ---------- --- ---
130N1                       1 NO  NO
131N2                       2 NO  NO
132N3                       3 NO  NO
133CL                       4 NO  NO
134C_DDL                    5 NO  NO
135C_DDL2                   6 NO  NO
136SYS_NC00005$               YES NO
137
1387 rows selected.
139
140Elapsed: 00:00:00.32
141LHR@lhr121> 

从示例可以清楚地看到，在Oracle 12c中，添加具有默认值的DDL优化已扩展到包括默认值的空列。Oracle使用了一个未公开的函数SYS_OP_VECBIT和新的隐藏列SYS_NC00005$，因为该列没有被物理更新。
& 说明：
有关给表添加列的更多内容可以参考我的博客：http://blog.itpub.net/26736162/viewspace-2151015/
有关批量更新和DBMS_PARALLEL_EXECUTE的使用更详细的内容可以参考我的BLOG：① http://blog.itpub.net/26736162/viewspace-2140626/ ②http://blog.itpub.net/26736162/viewspace-1684396



本文选自《Oracle程序员面试笔试宝典》，作者：小麦苗