Oracle中的NULL（六）

最近在論壇上經常看到，很多人提出和NULL有關的問題。NULL其實是資料庫中特有的型別，Oracle中很多容易出現的錯誤都是和NULL有關的。

打算簡單的總結一下NULL的相關知識。

這篇文件討論一下NULL和索引的關係。

Oracle中的NULL（一）：http://yangtingkun.itpub.net/post/468/244434

Oracle中的NULL（二）：http://yangtingkun.itpub.net/post/468/245107

Oracle中的NULL（三）：http://yangtingkun.itpub.net/post/468/245259

Oracle中的NULL（四）：http://yangtingkun.itpub.net/post/468/245697

Oracle中的NULL（五）：http://yangtingkun.itpub.net/post/468/247492

前面幾篇文章討論了NULL的資料型別和NULL的運算特點。這裡打算簡單描述NULL和索引的關係。

如果說NULL型別已經比較容易出錯了，那麼索引問題就讓NULL又一次成為問題的焦點。

大多數人都聽說過這樣一句話，索引不儲存NULL值。這句話其實比不嚴謹。如果採用比較嚴謹的方式來說：B樹索引不儲存索引列全為空的記錄。如果把這句話用在單列索引上，就是前面提到的B樹索引不儲存NULL。

首先索引分為BTREE和BITMAP兩種，對於BTREE索引，是不儲存NULL值的，而對於BITMAP索引，是儲存NULL值的。

而從索引列的個數來劃分，索引非為單列索引和複合索引，對於單列索引來說很簡單，如果一條記錄中這個索引欄位為空，那麼索引不會儲存這條記錄的資訊。但是對於複合索引，由於存在著多個列，如果某一個索引列不為空，那麼索引就會包括這條記錄，即使其他所有的所有列都是NULL值。

SQL> CREATE TABLE T AS SELECT * FROM DBA_OBJECTS;

表已建立。

SQL> DESC T
名稱 是否為空? 型別
-------------------------------------------- -------- ------------------
OWNER VARCHAR2(30)
OBJECT_NAME VARCHAR2(128)
SUBOBJECT_NAME VARCHAR2(30)
OBJECT_ID NUMBER
DATA_OBJECT_ID NUMBER
OBJECT_TYPE VARCHAR2(19)
CREATED DATE
LAST_DDL_TIME DATE
TIMESTAMP VARCHAR2(19)
STATUS VARCHAR2(7)
TEMPORARY VARCHAR2(1)
GENERATED VARCHAR2(1)
SECONDARY VARCHAR2(1)

SQL> CREATE INDEX IND_T_OBJECT_ID ON T (OBJECT_ID);

索引已建立。

SQL> EXEC DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS(USER, 'T', CASCADE => TRUE)

PL/SQL 過程已成功完成。

SQL> SET AUTOT ON EXP
SQL> SELECT COUNT(*) FROM T;

COUNT(*)
----------
50297

執行計劃
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2966233522

-------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Cost (%CPU)| Time |
-------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | 41 (3)| 00:00:01 |
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | | |
| 2 | TABLE ACCESS FULL| T | 50297 | 41 (3)| 00:00:01 |
-------------------------------------------------------------------

SQL> SELECT /*+ INDEX(T IND_T_OBJECT_ID) */ COUNT(*) FROM T;

COUNT(*)
----------
50297

執行計劃
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2966233522

-------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Cost (%CPU)| Time |
-------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | 41 (3)| 00:00:01 |
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | | |
| 2 | TABLE ACCESS FULL| T | 50297 | 41 (3)| 00:00:01 |
-------------------------------------------------------------------

Oracle的最佳化器在確定是否使用索引的時候，第一標準是能否得到一個正確的結果。由於OBJECT_ID是可以為空的，而索引列不包含為空的記錄。因此透過索引掃描無法得到一個正確的結果，這就是SELECT COUNT(*) FROM T不會使用OBJECT_ID上的索引的原因。

而對於BITMAP索引，則是另外的情況：

SQL> DROP INDEX IND_T_OBJECT_ID;

索引已刪除。

SQL> CREATE BITMAP INDEX IND_B_T_DATA_ID ON T (DATA_OBJECT_ID);

索引已建立。

SQL> SELECT COUNT(*) FROM T;

COUNT(*)
----------
50297

執行計劃
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 3051411170

-------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Cost (%CPU)|
-------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | 2 (0)|
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | |
| 2 | BITMAP CONVERSION COUNT| | 50297 | 2 (0)|
| 3 | BITMAP INDEX FULL SCAN| IND_B_T_DATA_ID | | |
-------------------------------------------------------------------------

SQL> SELECT COUNT(*) FROM T WHERE DATA_OBJECT_ID IS NULL;

COUNT(*)
----------
46452

執行計劃
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 2587852253

-----------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)|
-----------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1| 2| 2 (0)|
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1| 2| |
| 2 | BITMAP CONVERSION COUNT | | 46452| 92904| 2 (0)|
|* 3 | BITMAP INDEX SINGLE VALUE| IND_B_T_DATA_ID| | | |
------------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

3 - access("DATA_OBJECT_ID" IS NULL)

從上面的結果不難看出BITMAP索引中是包含NULL的。

下面看看複合索引的情況：

SQL> DROP INDEX IND_B_T_DATA_ID;

索引已刪除。

SQL> CREATE INDEX IND_T_OBJECT_DATA ON T(OBJECT_ID, DATA_OBJECT_ID);

索引已建立。

SQL> EXEC DBMS_STATS.GATHER_TABLE_STATS(USER, 'T', METHOD_OPT => 'FOR ALL INDEXED COLUMNS')

PL/SQL 過程已成功完成。

SQL> SELECT OBJECT_ID, DATA_OBJECT_ID FROM T WHERE OBJECT_ID = 135;

OBJECT_ID DATA_OBJECT_ID
---------- --------------
135

執行計劃
----------------------------------------------------------
Plan hash value: 1726226519

---------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)|
---------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | 1 | 7 | 1 (0)|
|* 1 | INDEX RANGE SCAN| IND_T_OBJECT_DATA | 1 | 7 | 1 (0)|
---------------------------------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

1 - access("OBJECT_ID"=135)

雖然結果中包含了NULL值，但是Oracle並沒有讀取表，而僅僅透過索引掃描就返回了結果，這說明覆合索引中是可能包含NULL值的。

本文簡單說明了索引和NULL值的關係。這裡並沒有對反鍵索引（reverse）、逆序索引（desc）、函式索引（FBI）和CLUSTER索引進行說明。

原因是這些索引其實都屬於離不開BTREE索引和BITMAP索引的範疇。不必關心索引是否倒序或反鍵，只要是BTREE索引，就不會儲存全NULL記錄，反之，只要是BITMAP索引就會儲存NULL值。

唯一需要注意的是函式索引，函式索引的真正索引列是函式的計算結果而不是行記錄中的資料，清楚了這一點函式索引其實和普通索引就沒有什麼區別了。

最後說明一下域索引。由於域索引的實現本身可能會很複雜，Oracle可能在內部是用一套表和過程來實現的，因此對於域索引是否儲存NULL，要根據域索引的實現去進行具體的分析了。