外连接抑制索引使用？

Question

我有一个客户端程序正在对一个视图执行查询，该视图外部将一个表连接到另一个表。性能很差，我一直在尝试通过添加正确的索引来调整它。有问题的查询实际上只使用了第二个表，所以我一直在直接针对该表进行测试。

我发现（几个）索引可以很好地用于对表的查询，但是当我将其切换为使用视图时，它们停止使用任何索引，而是对两个表进行全面扫描。由于这些表很大（每个表 2-3 百万行），因此速度非常慢。

为了简单测试，我更改了查询以绕过 并将外连接合并到查询本身中。这成功地重现了问题，但留下了为什么外连接不使用索引的谜团。

这是表格，其中包含我在测试时添加的所有索引：

  CREATE TABLE TEST_DATA 
   (ID NUMBER(11,0)  PRIMARY KEY, 
    FORMATTED_RESULT VARCHAR2(255 BYTE), 
    F_RESULT NUMBER, 
    IDNUM NUMBER(11,0), 
    IDNUM_DESCRIPTION VARCHAR2(128 BYTE), 
    LAB_NUMBER NUMBER(11,0), 
    SEQ_NUMBER NUMBER(11,0),
    ORDERNO NUMBER(11,0),
    SUPPL_FORMATTED_RESULT VARCHAR2(255 BYTE), 
    SUPPL_IDNUM NUMBER(11,0), 
    SUPPL_IDNUM_DESCRIPTION VARCHAR2(128 BYTE), 
    SUPPL_UNIT VARCHAR2(16 BYTE)
   ) ;

  CREATE UNIQUE INDEX TEST_LN_SQN_ORDER ON TEST_DATA (LAB_NUMBER, SEQ_NUMBER, ORDERNO) ;
  CREATE INDEX TEST_LN_SQN ON TEST_DATA (LAB_NUMBER, SEQ_NUMBER) ;
  CREATE INDEX TD_CUIDD_CUFR ON TEST_DATA (UPPER(COALESCE(SUPPL_IDNUM_DESCRIPTION,IDNUM_DESCRIPTION)), UPPER(COALESCE(SUPPL_FORMATTED_RESULT,FORMATTED_RESULT))) ;
  CREATE INDEX TD_UFR_IDN ON TEST_DATA (UPPER(FORMATTED_RESULT), IDNUM) ;
  CREATE INDEX TD_UIDD_UFR ON TEST_DATA (UPPER(IDNUM_DESCRIPTION), UPPER(FORMATTED_RESULT)) ;
  CREATE INDEX TD_CUFR_CIDN_SN_LN ON TEST_DATA (UPPER(COALESCE(SUPPL_FORMATTED_RESULT,FORMATTED_RESULT)), COALESCE(SUPPL_IDNUM,IDNUM), SEQ_NUMBER, LAB_NUMBER) ;
  CREATE INDEX TD_SN_LN_CUFR_CIDN ON TEST_DATA (SEQ_NUMBER, LAB_NUMBER, UPPER(COALESCE(SUPPL_FORMATTED_RESULT,FORMATTED_RESULT)), COALESCE(SUPPL_IDNUM,IDNUM)) ;
  CREATE INDEX TD_CUFR_CIDN ON TEST_DATA (UPPER(COALESCE(SUPPL_FORMATTED_RESULT,FORMATTED_RESULT)), COALESCE(SUPPL_IDNUM,IDNUM)) ;

这是另一个表（我们并不真正用于此查询的表）

  CREATE TABLE REQUEST_INFO 
   (NUMBER(11,0) PRIMARY KEY, 
    CHARGE_CODE VARCHAR2(32 BYTE), 
    LAB_NUMBER NUMBER(11,0), 
    SEQ_NUMBER NUMBER(11,0)
   ) ;

  CREATE INDEX RI_LN_SN ON REQUEST_INFO (LAB_NUMBER, SEQ_NUMBER) ;
  CREATE INDEX RI_SN_LN ON REQUEST_INFO (SEQ_NUMBER, LAB_NUMBER) ;

首先，这是直接针对单个表的查询，它成功地使用了其中一个索引。

-- GOOD, Uses index : TD_CUFR_CIDN_SN_LN
select td.LAB_NUMBER 
from test_DATA td 
where UPPER(COALESCE(SUPPL_FORMATTED_RESULT,FORMATTED_RESULT))='491(10)376'
  and COALESCE(TD.SUPPL_IDNUM, TD.IDNUM)=40549 
;

现在这是使用带有内部联接的两个表的查询。这也使用索引并且运行速度很快。

-- GOOD, Uses indexes : TD_CUFR_CIDN_SN_LN AND RI_SN_LN
select TD.LAB_NUMBER  
from REQUEST_INFO RI 
JOIN TEST_DATA TD ON  TD.LAB_NUMBER = RI.LAB_NUMBER AND TD.SEQ_NUMBER = RI.SEQ_NUMBER 
where UPPER(COALESCE(TD.SUPPL_FORMATTED_RESULT,TD.FORMATTED_RESULT))='491(10)376'
  and COALESCE(TD.SUPPL_IDNUM, TD.IDNUM)=40549 

这是与左外连接相同的查询，因为它是在视图中编写的。这不使用任何索引并且运行非常缓慢。

-- BAD, does not use indexes
select TD.LAB_NUMBER 
from REQUEST_INFO RI 
LEFT JOIN TEST_DATA TD ON  TD.LAB_NUMBER = RI.LAB_NUMBER AND TD.SEQ_NUMBER = RI.SEQ_NUMBER 
where UPPER(COALESCE(TD.SUPPL_FORMATTED_RESULT,TD.FORMATTED_RESULT))='491(10)376'
  and COALESCE(TD.SUPPL_IDNUM, TD.IDNUM)=40549 
;

现在在任何人说它之前：这个查询实际上与前一个在逻辑上相同。这是因为 WHERE 子句对来自外部表 (TD) 的列进行过滤，这有效/逻辑地将外部连接转换为内部连接（这就是为什么条件是否出现在 ON 子句与 WHERE 子句中的原因）。

现在，更奇怪的是，我决定看看如果我让 Outer to Inner 强制更加明确会发生什么：

-- GOOD, Uses indexes : TD_CUFR_CIDN_SN_LN AND RI_SN_LN
select TD.LAB_NUMBER 
from REQUEST_INFO RI 
LEFT JOIN TEST_DATA TD ON  TD.LAB_NUMBER = RI.LAB_NUMBER AND TD.SEQ_NUMBER = RI.SEQ_NUMBER 
where UPPER(COALESCE(TD.SUPPL_FORMATTED_RESULT,TD.FORMATTED_RESULT))='491(10)376'
  and COALESCE(TD.SUPPL_IDNUM, TD.IDNUM)=40549 
and TD.LAB_NUMBER IS NOT NULL
;

令人难以置信的是，这奏效了！

所以这里的问题是，1) 为什么 Oracle 不自己解决这个问题？

2) 是否有一些我可以创建的设置或索引等可以让 Oracle 正确解决这个问题并使用索引？

其他注意事项：

• 该视图被各种其他查询和客户端使用，因此我不能仅将其更改为该查询的内部联接。

• 客户端正在生成查询，因此很难/几乎不可能使用古怪的特殊情况来更改查询，例如：“将此视图用于此数据，除非您只需要该表中的这些列，然后使用不同的查看“或”当您需要这些列并且仅需要来自该表的这些列时，然后在 WHERE 子句中添加“IS NOT NULL ”

欢迎任何建议或见解。

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更新： 我也刚刚在 Oracle 11g 上尝试过，我在那里得到了完全相同的结果。

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每个请求，这里是解释计划输出，首先是好的版本，它使用索引：

Rows      Plan                                       COST    Predicates
        3 SELECT STATEMENT                                 8 
        3  HASH JOIN                                       8 Access:TD.LAB_NUMBER=RI.LAB_NUMBER AND TD.SEQ_NUMBER=RI.SEQ_NUMBER
        3   NESTED LOOPS                                   8 
             STATISTICS COLLECTOR
        3     INDEX RANGE SCAN TD_CUFR_CIDN_SN_LN          4 Access:UPPER(COALESCE(SUPPL_FORMATTED_RESULT,FORMATTED_RESULT))='491(10)376' AND COALESCE(SUPPL_IDNUM,IDNUM)=40549, Filter:TD.LAB_NUMBER IS NOT NULL
        1    INDEX RANGE SCAN RI_SN_LN                     2 Access:TD.SEQ_NUMBER=RI.SEQ_NUMBER AND TD.LAB_NUMBER=RI.LAB_NUMBER
        1   INDEX FAST FULL SCAN RI_SN_LN                  2

现在是糟糕的版本：

Rows      Plan                                       COST    Predicates
 31939030 SELECT STATEMENT                            910972
           FILTER                                             Filter:UPPER(COALESCE(SUPPL_FORMATTED_RESULT,FORMATTED_RESULT))='491(10)376' AND COALESCE(SUPPL_IDNUM,IDNUM)=40549
 31939030   HASH JOIN OUTER                           910972 Access:TD.LAB_NUMBER(+)=RI.LAB_NUMBER AND TD.SEQ_NUMBER(+)=RI.SEQ_NUMBER
  6213479    TABLE ACCESS FULL REQUEST_INFO            58276
 56276228    TABLE ACCESS FULL TEST_DATA              409612

Answer 1

这主要是对第 1 部分的部分回答，并带有一些猜测。你和我都知道以下查询：

select TD.LAB_NUMBER 
from REQUEST_INFO RI 
LEFT JOIN TEST_DATA TD ON  TD.LAB_NUMBER = RI.LAB_NUMBER AND TD.SEQ_NUMBER = RI.SEQ_NUMBER 
where UPPER(COALESCE(TD.SUPPL_FORMATTED_RESULT,TD.FORMATTED_RESULT))='491(10)376'
  and COALESCE(TD.SUPPL_IDNUM, TD.IDNUM)=40549;

相当于这个查询：

select TD.LAB_NUMBER 
from REQUEST_INFO RI 
INNER JOIN TEST_DATA TD ON 
TD.LAB_NUMBER = RI.LAB_NUMBER 
AND TD.SEQ_NUMBER = RI.SEQ_NUMBER 
AND UPPER(COALESCE(TD.SUPPL_FORMATTED_RESULT,TD.FORMATTED_RESULT))='491(10)376'
and COALESCE(TD.SUPPL_IDNUM, TD.IDNUM)=40549;

但是，这并不意味着 Oracle 知道这两个查询是等效的。Oracle 需要两个查询相等才能使用索引TD_CUFR_CIDN_SN_LN。我们在这里希望的是一个OUTER JOINtoINNER JOIN转换。我没有很幸运地找到这方面的好信息，所以让我们看看解释计划：

添加TD.LAB_NUMBER IS NOT NULL到WHERE子句是一种非常直接的方式，让 Oracle 知道可以OUTER JOIN进行转换。INNER JOIN通过查看突出显示的行，我们可以看到它发生了。我认为几乎任何列都允许转换，尽管选择错误的列可能会更改查询结果。

如果我们尝试稍微复杂一点的过滤器，例如(TD.LAB_NUMBER IS NOT NULL OR TD.SEQ_NUMBER IS NOT NULL)连接转换不会发生：

我们可以推断出这OUTER JOIN确实是一个INNER JOIN，但查询优化器可能没有被编程来做到这一点。在原始查询中，您的COALESCE()表达式可能过于复杂，查询优化器无法应用查询转换。

这是一些示例的数据库小提琴。

对于第二个问题，我无法想出解决这个问题的方法。您可以尝试利用表消除。正如您所说，这个查询甚至不需要表REQUEST_INFO。但是，有一些限制：

目前表消除有一些限制：

• 不支持多列主键-外键约束。

• 在查询中的其他地方引用连接键将阻止表消除。对于内部联接，联接两侧的联接键是等效的，但如果查询包含对表中本来可以消除的联接键的其他引用，则会阻止消除。解决方法是重写查询以引用另一个表中的联接键（我们意识到这并不总是可行）。

也许有一种方法可以用它来解决这个问题，但我无法解决这些限制。