深入理解Oracle索引(1)：INDEX SKIP SCAN 和 INDEX RANGE SCAN

㈠ Index SKIP SCAN

当表有一个复合索引，而在查询中有除了索引中第一列的其他列作为条件，并且优化器模式为CBO，这时候查询计划就有可能使用到SS
Skip scan会探测出索引前导列的唯一值个数，每个唯一值都会作为常规扫描的入口，在此基础上做一次查找，最后合并这些查询
例如：表employees (sex, employee_id, address) ，有一个组合索引(sex, employee_id).
在索引跳跃的情况下，我们可以逻辑上把他们看成两个索引：
一个是（男，employee_id)，一个是(女，employee_id).
select * from employees where employee_id=1;
发出这个查询后，oracle先进入sex为男的入口，查找employee_id=1的条目。再进入sex为女的入口，查找employee_id=1的条目。最后合并两个结果集
ORACLE官方说，在前导列唯一值较少的情况下，才会用到index skip can。这个其实好理解，就是入口要少，这也是skip scan的条件
ORACLE也承认skip scan没有直接索引查询快，但可以这样说，相比于整个表扫描(table scan)，索引跳跃式扫描的速度要快得多
在Oracle9i版本之前，当SQL查询中包含sex和employee_id时，或者查询指定sex的时候才可以使用这一索引,下面的查询就不能使用索引：
select employee_id from employees where employee_id=7788;
Oracle9i的索引跳跃式扫描执行规则允许使用连接索引，即使SQL查询中不指定性别
这一特性使得无需在employee_id行中提供第二个索引
索引跳跃式扫描适用于硬盘空间和存储空间相当紧缺的情况
因为一个索引可以满足两个查询条件的使用，比单独建两个索引自然节约了空间

例如：

[e-mail]> desc t
 Name                                                  Null?    Type
 ----------------------------------------------------- -------- ------------------------------------
 EMPNO                                                 NOT NULL NUMBER
 SEX                                                   NOT NULL VARCHAR2(4)
 ENAME                                                          VARCHAR2(4)

[e-mail]> create index sex_empno on t (sex,empno);

Index created.

[e-mail]> analyze index sex_empno compute statistics;

Index analyzed.

[e-mail]> select /*+ index_ss(t) */ empno from t where empno=8;

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3008009344

------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation        | Name      | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT |           |     1 |    10 |     3   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  INDEX SKIP SCAN | SEX_EMPNO |     1 |    10 |     3   (0)| 00:00:01 |
------------------------------------------------------------------------------

先看个图：

假如我现在要查找employee_id是109的记录，从图可以看出来，109的记录存在与块3和块5上
但是skip scan是通过什么样的方式定位到这两个块呢？
ORACLE可以在SKIP SCAN中，选择相应的入口后，通过根节点和分支节点的信息，非常精准的定位到记录的叶子块,即块3和块5.
如果要查找employee_id为109的条目，ORACLE进入到入口M后，直接就可以定位到块3.而不需要扫描块1和块2.
进入到入口F后，直接就可以定位到块5,而不需要扫描块4和块6
那么，我们上面这条查询，经过skip scan后，内部可能是：
select empno from t where sex='M' and empno=8
union
select empno from t where sex='F' and empno=8;
我们可以想象，如果索引前导列的唯一值很多，那么势必会大大削弱skip scan的效能，因为可能存在很多union
有时候为了避免index skip scan，建立新的索引是有必要的

㈡ INDEX Range Scan

INDEX Range SCAN是一种很常见的表访问方式
在INDEX Range SCAN中，Oracle访问毗邻的索引条目，然后根据索引里面的rowid去检索表的记录
例如:查询范围为80号部门里的所有员工

[e-mail]> select JOB_ID,FIRST_NAME from employees where DEPARTMENT_ID=80;

Execution Plan
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2056577954

-------------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation                   | Name              | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
-------------------------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT            |                   |    34 |   646 |     4   (0)| 00:00:01 |
|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| EMPLOYEES         |    34 |   646 |     4   (0)| 00:00:01 |
|*  2 |   INDEX RANGE SCAN          | EMP_DEPARTMENT_IX |    34 |       |     1   (0)| 00:00:01 |
-------------------------------------------------------------------------------------------------

INDEX RANGE SCAN是范围扫描，举个例子，有1到100，分5个范围，要查询45就要到第3的范围里查，这样会很快
Index Unique Scan和Index Range Scan在B Tree上的搜索路径是一样的
只是Index Unique Scan在找到应该含有要找的Index Key的block后便停止了搜索，因为该键是唯一的
而Index Range Scan还要循着指针继续找下去直到条件不满足时
并且，Index Range Scan只是索引上的查询，与是否扫描表没有关系
如果所选择的列都在index上就不用去scan table
如果扫描到表, 必然还有一个table access by rowid，正如上例所展示的

通过index range scan访问的表可以通过按照索引顺序重新建立表来提高效率
原因有二：
① 如果你只读一部分数据，假设20% ，如果表数据顺序混乱，实际上可能把整个表都读进来了
如果表顺序和索引一致，则只需要读进 20%的表的block就够了。这是简单情况
② 复杂情况下，顺序混乱的时候 block 可能在整个查询的不同时间点多次反复访问
当再次要访问这个块的时候说不定已经被换出去了，或者被修改过了，那代价更大
而如果顺序一样，对同一个block的访问集中在一段连续的很短的时间内，变数少，不会对同一个block产生多次IO