数据库查询优化与执行计划选择全解析

# 数据库查询优化与执行计划选择全解析 ## 1. 引言 在数据库管理中，查询优化和执行计划的选择是提高数据库性能的关键环节。现代数据库系统（如 Oracle、DB2、SQL Server 等）提供了多种技术和工具来实现高效的查询处理。本文将详细介绍查询转换、执行计划查看、直方图、执行计划提示、优化深度等方面的知识，并通过一个简单的示例说明查询成本评估的方法。 ## 2. 查询转换或重写 ### 2.1 常见的查询重写方式 现代数据库在进行优化之前，会将查询转换为更高效的形式，这对查询执行计划的选择有很大帮助。常见的查询重写方式如下： - **子查询转换为连接或半连接**：将子查询转换为连接操作，以提高查询效率。 - **将分组操作下移到连接操作之下**：优化查询的执行顺序。 - **消除外键连接**：当包含连接结果的表在查询中不再使用时，消除外键连接。 - **将外连接转换为内连接**：当外连接和内连接产生相同结果时，进行转换。 - **视图合并**：用实际的视图定义替换查询中的视图引用。 ### 2.2 物化视图重写 物化视图重写是一种常见的转换方式。如果查询的某部分与现有的物化视图等价，则用该视图替换相应的代码。例如，Oracle 会进行物化视图转换，然后对原始查询和重写后的查询进行优化，并选择更高效的执行计划。 ### 2.3 星型模式数据仓库中的重写 在使用星型模式的数据库中，重写操作尤为常见。例如，在 Oracle 中，事实表与一个或多个维度表的连接会被替换为涉及这两个表的子查询，并使用事实表上的特殊（位图）索引来提高效率。 以下是一个简单的表格总结常见的查询重写方式： | 重写方式 | 说明 | | ---- | ---- | | 子查询转换为连接或半连接 | 提高查询效率 | | 分组操作下移 | 优化执行顺序 | | 消除外键连接 | 减少不必要的连接 | | 外连接转内连接 | 简化查询 | | 视图合并 | 用视图定义替换引用 | 下面是一个 mermaid 流程图，展示查询转换的基本流程： ```mermaid graph LR A[原始查询] --> B[查询转换] B --> C[优化] C --> D[选择执行计划] ``` ## 3. 查询执行计划查看 所有现代数据库产品都为用户提供了查看查询执行计划的功能。在 DB2 和 Oracle 中，这个功能被称为 Explain 或 Explain Plan（图形版本称为 Visual Explain）。该功能可以描述执行计划的所有步骤、查询中表的访问顺序以及是否使用索引来访问表。优化器会从生成的候选计划中选择最佳计划。 以下是查看查询执行计划的基本步骤： 1.