select返回记录的顺序
中兴通讯重庆研究所 游波 吴育红
** 关键词： ** select，顺序，优化，备份，扫描，索引
** 文章摘要： **
** ** 当我们执行了 select 语句， select 返回的记录的顺序对我们编程方式有较大影响，对数据库记录备份清除以及 sql 性能优化都有很大的关系。因此有必要明确 select 返回记录的顺序。本文按数据库分类讨论 oracle/sybase/sql server 返回记录的顺序，从原理探讨三种数据库各自的特点，并着重探讨了这些差异对数据查询及记录备份的影响。
** 缩略语： ** ** **
IAM ： index allocation map
PFS ： page free space
1. 简介
当我们执行了 select 语句， select 返回的记录的顺序对我们编程方式有较大影响，对数据库记录备份清除以及 sql 性能优化都有很大的关系。因此有必要明确 select 返回记录的顺序。
select 返回记录的顺序与数据库类型有很大关系，因此以下按数据库类型分别讨论。本文主要讨论了 oracle/sybase/sql server 返回记录的顺序，从原理探讨三种数据库各自的特点，并着重探讨了这些差异对数据查询及记录备份的影响。
2. oracle
以下假设数据库查询优化方式均为基于 rule 的方式， ORACLE 采用两种访问表中记录的方式：
a. 全表扫描 ( Full Table Scan)
全表扫描就是顺序地访问表中每 条记录 . ORACLE采用一次读入多个数据块(database block)的方式优化全表扫描。
b. 通过ROWID访问表
你可以采用基于 ROWID 的访问方式情况，提高访问表的效率， ROWID 包含了表中记录的物理位置信息。 ORACLE 采用索引 (INDEX) 实现了数据和存放数据的物理位置 (ROWID) 之间的联系。通常索引提供了快速访问 ROWID 的方法，因此那些基于索引列的查询就可以得到性能上的提高。通常表现为按索引扫描。 (Index Scan)
2.1全表扫描
如果 select 语句不能使用索引，则 Oracle 按全表扫描方式读取数据块，对于返回的结果集， oracle 按 rowid 的大小顺序来返回记录。因此 select * from mytable 与 select * from mytable order by rowid 效果是一样的
可以通过 select rowid from table 得到 rowid 伪列，数据类型为 ROWID 类型。使用查询语句返回的是 ROWID 的扩展格式（ Extended Rowid ）。扩展格式的 ROWID 由 18 个字符组成。这 18 个字符可以按照 OOOOOO.FFF.BBBBBB.SSS 的格式分为 4 组。分别代表数据对象编号（ Data Object Number ） , 数据文件编号（ Datafile Number ），数据块编号（ Data Block Number ） , 记录或记录片断的块内行号。
必须说明的是，并不是后插入记录的 rowid 就越大，有可能后插入的记录 rowid 还要小。下面给出两个论点加以证明：
1 ．后插入的记录块内行号可能大，也可能小
根据我们的试验，假设现在表中有三条记录假设文件号相同，按块号，行号排列如下：
108 0
108 1
108 2
删除中间一条记录后，得到
108 0
108 2
再增加一条记录，可能会得到
108 0
108 1 <--- 新增加的记录
108 2
也可能是
108 0
108 2
108 3 <--- 新增加的记录
两种情况均有可能出现，取决于 oracle 块内的分配算法。关于该情况的更深入的分析可以参见文献 2 。
2 ．后插入的记录的块号有可能大，有可能小
插入记录的块号并不是线性增加的，而是受 FreeList 控制。有关 FreeList 的理论和算法可以参见文献 1 。
因此对于全表扫描可以得出以下结论：
1. 在 oracle 中 select * from mytable 不能保证返回的记录顺序是按插入的先后顺序，而是按 rowid 顺序。
rowid 的顺序与记录行存储的“物理序”一致。在没有索引情况下， select 作全表扫描，是按“物理序”，此时 select 返回记录按“物理序”最快。
2. 对于已经插入的记录其 ROWID 不会发生变化。
如果全表扫描方式下，直接使用 rownum 作为选择条件，根据结论 1 ，两次得到的记录可能是不一样的。如果 sql 有时间条件或其他条件作为 sql 语句辅助的筛选（排出当前插入的值），那么再用 rownum 作为选择条件，则返回的记录及记录的顺序均是一样的。
结论 2 的特性可用于某些日志表的清除 - 备份机制中。对于某些日志表为了提高 insert 性能，可能没有索引，并且在存储过程中对这些日志表进行清除和备份。利用 insert into select 先将部分记录选入到备份表中，再用 delete 语句删除日志表中的记录。通过 rownum 来控制操作的行数，避免回滚段问题，通过时间条件来实施结论 2 ，保证记录一致。
2.2按索引扫描
对于一段范围的按索引选择，在 oracle 内部表现为索引叶节点的扫描，索引叶节点通常已经排序并且叶节点之间存在指针，便于扫描。由于此时 select 按索引扫描表，因此返回的记录就按“索引序”排列。
利用上述特征，对于按索引扫描可以有以下的应用方式：
1 ．通过索引可以使返回记录事先排序。
在 oracle 中使用索引就可以使返回的记录得到排序，而无需再使用 order by 。对于不同的排序方式可以用不同的索引完成，通过 hint/+/ 指示可以控制索引按不同的扫描方式工作，从而达到不同的效果。如 /+INDEX(TABLE INDEX_NAME)/ 或 /+INDEX_DESC(TABLE INDEX_NAME)/ 指示按索引升序扫描或按索引降序扫描，从而实现返回的记录按字段的升序排列或按字段的降序排列。
例如对于表 T(a int,b int) 在 a 上有索引 index_a ， b 上有索引 b
则 select * from t 得到的记录
A
|
B
---|---
19
|
43
21
|
1
3
|
10
5
|
8
11
|
2
select /+INDEX(T INDEX_A)/* from t where a>0 或者
select * from t where a>0 order by a
A
|
B
---|---
3
|
10
5
|
8
11
|
2
19
|
43
21
|
1
从执行计划来看，按索引扫描和按索引 ROWID 方式访问。
select /+INDEX_DESC(T INDEX_B)/* from t where b>0 或者
select * from t where b>0 order by b
A
|
B
---|---
21
|
1
11
|
2
5
|
8
3
|
10
19
|
43
从执行计划来看，按索引扫描和按索引 ROWID 方式访问。
2 ．通过以时间、流水号等字段为索引字段，可以使记录实现按插入的顺序返回
同样利用上述特性，来说明 2.1 中的备份问题。当日志表有索引时，选择限定扫描范围的索引字段，使之保证后插入的记录是在结果集后面的，如时间或流水号等，该顺序就保证了按 rownum 控制行数时 insert 和 delete 操作的记录是完全一致的，同时基于索引的扫描保证了 sql 的性能。
3.sybase
不管你的 select 语句中是否在 where 后面使用了索引， sybase 均可能基于代价对索引的使用进行调整。即使没有 where 语句也有可能使用索引，即使有 where 语句也有可能不用索引。当然，如果表本身就没有创建任何索引就肯定不会使用到索引。
3.1没有索引的表
没有索引的表在称为堆表。堆表在 sysindexes 表中有一条对应的记录，其 indid=0 。 first 字段表示堆表的首页， root 表示堆表的尾页。堆表中所有的数据页形成从 sysindex.first <-> sysindex.root 的双向链表。
对于插入记录，插入到堆表中的所有数据会加到该表的尾部。 sybase 利用 sysindex 表的 indid （ =0 ）和 root 值，找出该表的最后一个数据页。如果在该页上有空间，在数据的尾部插入新的记录行。如果最后一页上没有可获得的空间时，如果在该扩展单元的下一页有可获得的空间，这是用它；如果最后一页已经是扩展单元的最后一页，则开始使用一个新的扩展单元，对于新加入的页总是会链到链表的尾部，同时更新 sysindex.root 的值。
对于记录删除，当删除一条记录时，页内紧随被删除记录后的记录向该页前部移动，所有未使用的空间相邻地保留在页的底部。当一页中所有行均被删除，这一页就会脱离该堆表的数据链。
对于更新，堆表按下面的原则：
· 如果行的长度没有变化 ,就在原来的行上直接更新，并且没有页内数据的移动。
· 如果行的长度变化，并且页的空闲空间足够。行还是在页上的相同位置，但是其它行将上移或下移以保持页内行的连续。
· 如果该页不能容纳行。在 Allpages-locked堆表中，行会被删除，并且“新”行插入到最后页。Data-only-lockedthe 堆表中，行插入到另外的页中，在原来的位置采用转向指针指到该页面，这样保证行的ID位置不变。
对于扫描，按 sysindex.first <-> sysindex.root 链表方式读取数据页。
对于堆表，根据上述插入、删除、更新、扫描特性，可以得到下面的结论：
1． 对于不带任何索引的堆表，如果确保不使用 update ，或确保 update 不产生插入操作，就可以放心的使用 select 完成自然排序，此时记录按插入的先后顺序返回。
3.2有索引的表
对于 sybase执行计划没有带索引的表,select返回记录的顺序和堆表扫描返回的顺序相同。
对于 sybase 执行计划带索引的表， select 按索引字段的顺序返回记录。 sybase 将索引组织为 B 树。索引内的每一页包含一个页首，页首后面跟着索引行。每个索引行都包含一个键值以及一个指向较低级页或数据行的指针。索引的每个页称为索引节点。 B 树的顶端节点称为根节点。索引的底层节点称为叶节点。每级索引中的页链接在双向链接列表中。
对于有索引的表，得到以下结论：
1 ．以通过控制索引来控制查询方式，从而控制返回顺序。
如我们可以通过 (index index_name) 来指定对某个索引的使用，从而达到按索引 index_name 排序。也可以使用 (index 0) <SPAN style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Time