表连接方式
回顾下表的关联方式:
自连接(自关联)
内连接
外连接(左,右)
自然连接(natural join)
非等值连接
交叉连接(笛卡尔积)
JOIN 关键字用于将两张表作连接,一次只能连接两张表,JOIN 操作的各步骤一般是串行的(在读取做连接的两张表的数据时可以并行读取);
表(row source)之间的连接顺序对于查询效率有很大的影响,对首先存取的表(驱动表)先应用某些限制条件(Where过滤条件)以得到一个较小的row source,可以使得连接效率提高。
驱动表(Driving Table)与匹配表(Probed Table)
驱动表(Driving Table):
表连接时首先存取的表,又称外层表(Outer Table),这个概念用于 NESTED LOOPS(嵌套循环) 与 HASH JOIN(哈希连接)中;
如果驱动表返回较多的行数据,则对所有的后续操作有负面影响,故一般选择小表(应用Where限制条件后返回较少行数的表)作为驱动表。
匹配表(Probed Table):
又称为内层表(Inner Table),从驱动表获取一行具体数据后,会到该表中寻找符合连接条件的行。故该表一般为大表(应用Where限制条件后返回较多行数的表)。
表连接的几种方式:

Sort Merge Join (排序-合并连接):
假设有查询:select a.name, b.name from table_A a join table_B b on (a.id = b.id)
内部连接过程:
a) 生成 row source 1 需要的数据,按照连接操作关联列(如示例中的a.id)对这些数据进行排序
b) 生成 row source 2 需要的数据,按照与 a) 中对应的连接操作关联列(b.id)对数据进行排序
c) 两边已排序的行放在一起执行合并操作(对两边的数据集进行扫描并判断是否连接)
延伸:
如果示例中的连接操作关联列 a.id,b.id 之前就已经被排过序了的话,连接速度便可大大提高,因为排序是很费时间和资源的操作,尤其对于有大量数据的表。
故可以考虑在 a.id,b.id 上建立索引让其能预先排好序。不过遗憾的是,由于返回的结果集中包括所有字段,所以通常的执行计划中,即使连接列存在索引,也不会进入到执行计划中,除非进行一些特定列处理(如仅仅只查询有索引的列等)。
排序-合并连接的表无驱动顺序,谁在前面都可以;
排序-合并连接适用的连接条件有: < <= = > >= ,不适用的连接条件有: `< >` like
Nested Loops (嵌套循环):
内部连接过程:
a) 取出 row source 1 的 row 1(第一行数据),遍历 row source 2 的所有行并检查是否有匹配的,取出匹配的行放入结果集中
b) 取出 row source 1 的 row 2(第二行数据),遍历 row source 2 的所有行并检查是否有匹配的,取出匹配的行放入结果集中
c) ……
若 row source 1 (即驱动表)中返回了 N 行数据,则 row source 2 也相应的会被全表遍历 N 次。
因为 row source 1 的每一行都会去匹配 row source 2 的所有行,所以当 row source 1 返回的行数尽可能少并且能高效访问 row source 2(如建立适当的索引)时,效率较高。
延伸:
嵌套循环的表有驱动顺序,注意选择合适的驱动表。
嵌套循环连接有一个其他连接方式没有的好处是:可以先返回已经连接的行,而不必等所有的连接操作处理完才返回数据,这样可以实现快速响应。
应尽可能使用限制条件(Where过滤条件)使驱动表(row source 1)返回的行数尽可能少,同时在匹配表(row source 2)的连接操作关联列上建立唯一索引(UNIQUE INDEX)或是选择性较好的非唯一索引,此时嵌套循环连接的执行效率会变得很高。若驱动表返回的行数较多,即使匹配表连接操作关联列上存在索引,连接效率也不会很高。
Hash Join (哈希连接):
哈希连接只适用于等值连接(即连接条件为 = )
HASH JOIN对两个表做连接时并不一定是都进行全表扫描,其并不限制表访问方式;
内部连接过程简述:
a) 取出 row source 1(驱动表,在HASH JOIN中又称为Build Table) 的数据集,然后将其构建成内存中的一个 Hash Table(Hash函数的Hash KEY就是连接操作关联列),创建Hash位图(bitmap)
b) 取出 row source 2(匹配表)的数据集,对其中的每一条数据的连接操作关联列使用相同的Hash函数并找到对应的key里的数据在 Hash Table 中的位置,在该位置上检查能否找到匹配的数据
HASH JOIN的三种模式:
OPTIMAL HASH JOIN
ONEPASS HASH JOIN
MULTIPASS HASH JOIN
1. OPTIMAL HASH JOIN
OPTIMAL 模式是从驱动表(也称Build Table)上获取的结果集比较小,可以把根据结果集构建的整个Hash Table都建立在用户可以使用的内存区域里。

连接过程简述:
Ⅰ:首先对Build Table内各行数据的连接操作关联列使用Hash函数,把Build Table的结果集构建成内存中的Hash Table。如图所示,可以把Hash Table看作内存中的一块大的方形区域,里面有很多的小格子,Build Table里的数据就分散分布在这些小格子中,而这些小格子就是Hash Bucket。
Ⅱ:开始读取匹配表(Probed Table)的数据,对其中每行数据的连接操作关联列都使用同上的Hash函数,定位Build Table里使用Hash函数后具有相同值数据所在的Hash Bucket。
Ⅲ:定位到具体的Hash Bucket后,先检查Bucket里是否有数据,没有的话就马上丢掉匹配表(Probed Table)的这一行。如果里面有数据,则继续检查里面的数据(驱动表的数据)是否和匹配表的数据相匹配。
2. ONEPASS HASH JOIN
从驱动表(也称Build Table)上获取的结果集较大,无法将根据结果集构建的Hash Table全部放入内存中时,会使用 ONEPASS 模式。

连接过程简述:
Ⅰ:对Build Table内各行数据的连接操作关联列使用Hash函数,根据Build Table的结果集构建Hash Table后,由于内存无法放下所有的Hash Table内容,将导致有的Hash Bucket放在内存里,有的Hash Bucket放在磁盘上,无论放在内存里还是磁盘里,Oracle都使用一个Bitmap结构来反映这些Hash Bucket的状态(包括其位置和是否有数据)。
Ⅱ:读取匹配表数据并对每行的连接操作关联列使用同上的Hash函数,定位Bitmap上Build Table里使用Hash函数后具有相同值数据所在的Bucket。如果该Bucket为空,则丢弃匹配表的这条数据。如果不为空,则需要看该Bucket是在内存里还是在磁盘上。
如果在内存中,就直接访问这个Bucket并检查其中的数据是否匹配,有匹配的话就返回这条查询结果。
如果在磁盘上,就先把这条待匹配数据放到一边,将其先暂存在内存里,等以后积累了一定量的这样的待匹配数据后,再批量的把这些数据写入到磁盘上(上图中的 Dump probe partitions to disk)。
Ⅲ:当把匹配表完整的扫描了一遍后,可能已经返回了一部分匹配的数据了。接下来还有Hash Table中一部分在磁盘上的Hash Bucket数据以及匹配表中部分被写入到磁盘上的待匹配数据未处理,现在Oracle会把磁盘上的这两部分数据重新匹配一次,然后返回最终的查询结果。
3. MULTIPASS HASH JOIN
当内存特别小或者相对而言Hash Table的数据特别大时,会使用 MULTIPASS 模式。MULTIPASS会多次读取磁盘数据,应尽量避免使用该模式。
Cartesian Product (笛卡尔积):
两表的相乘