于位圖索引相關的執行計劃

    位圖索引是oracle數據庫里除B樹索引之外的另外一種索引的類型，它主要用于數據倉庫或者DSS系統。在數據倉庫或DSS系統中，針對某些類型的sql，用位圖索引比用B樹索引要快很多，這主要是位圖索引實現了快捷的按位運算的緣故。

    位圖索引的物理存儲結構和普通B樹索引的物理存儲結構相似，也是按照被索引的鍵值列有序存儲，只不過和索引鍵值一起存儲的不再僅僅是索引鍵值所對應的rowid，而是變成了三部分的組合。這三部分分別為對應rowid的下限，對應rowid的上限和被壓縮存儲的位圖（Bitmap Segment，位圖段最大只能為位圖索引葉子塊大小的1/2），即oracle數據庫中位圖索引的物理存儲結構：<被索引的鍵值，對應rowid的下限，對應rowid的上限，位圖段>，這里位圖段是壓縮存儲的，解壓縮后就是一連串0和1的二進制位圖序列，其中1表示被索引鍵值的一個有效rowid，oracle通過一個轉換函數（mapping function）將解壓縮段的位圖段中的1結合對應rowid的上下限，轉換為被索引鍵值所對應的有效rowid。

    上述位圖索引的物理存儲結構決定了oracle數據庫中位圖索引的鎖粒度是在索引行的位圖段上。對于oracle數據庫的位圖索引而言，它是沒有行鎖這個概念的，要鎖就鎖索引行的整個位圖，而多個數據行可能對應同一索引的位圖段。這種鎖的粒度就決定了位圖索引不適用于高并發頻繁修改的OLTP系統，如果在高并發且頻繁修改的OLTP系統中使用了位圖索引，很可能會導致嚴重的并發問題，甚至會產生死鎖。

    我們來看一個因為位圖索引而導致常見的并發insert操作出現死鎖的例子。創建一個測試表T1：

SQL> create table t1(id number,sex char(20));

Table created.

    在T1表中插入10000條數據：

SQL> begin

  2  for i in 1..5000 loop

  3  insert into  t1 values(i,'MALE');

  4  insert into t1 values(i,'FEMALE');

  5  end loop;

  6  end;

  7  /

PL/SQL procedure successfully completed.

    在T1的列SEX上創建一個位圖索引IDX_BITMAP_T1：

SQL> create bitmap index idx_bitmap_t1 on t1(sex);

Index created.

    現在我們來構造死鎖的情景，首先session 1中插入一條記錄但不commit：

SQL> insert into t1 values(10001,'MALE');

1 row created.

    接著到session 2，插入一條記錄但不commit：

SQL> insert into t1 values(10002,'FEMALE');

1 row created.

    回到session 1，再插入一條記錄，這時這個插入操作hang住了：

SQL> insert into t1 values(10003,'FEMALE');--hang住

    再回到session 2，又插入一條記錄，這時這個插入操作也hang住了：

    SQL> insert into t1 values(10004,'MALE');

    第2次回到session 1，這里oracle已經檢測出了死鎖：

SQL> insert into t1 values(10003,'FEMALE');

insert into t1 values(10003,'FEMALE')         *

ERROR at line 1:

ORA-00060: deadlock detected while waiting for resource

    這里的原理是當插入一條記錄時，oracle需要去維護位圖索引IDX_BITMAP_T1中所對應鍵值的位圖段，因為記錄數較少并且oracle是壓縮存儲位圖段的緣故，所有sex值male的5000條記錄對應的都是同一條索引行，sex值為female的5000條記錄對應也是同一條索引行。這也意味著當插入一條新的sex值為male的那5000條記錄）；但插入一條新的sex值為female的記錄時，oracle會鎖原先所有sex值為female的那5000條記錄所對應的位圖段（即相當于鎖了所有sex值為female的那5000條記錄），所以通常情況下不會出現死鎖的并發insert操作就這樣出現了死鎖。

    與B樹索引相比，位圖索引的優勢主要體現在如下幾個方面：

（1）因為位圖索引的位圖段的是壓縮后存儲的，所以如果被索引的distinct值較少，那么位圖索引段與同列上的B樹索引比起來，會顯著節省空間。比如上例中表T的SEX列，其distinct 值僅為2，雖然表T1的數據量為10000,但SEX列上單鍵值位圖索引idx_bitmap_t中只有兩個索引行，而如果sex列上創建單鍵值B樹索引，則顯然該B樹索引中的索引行的數量會是10000.

（2）如果需要再多個列上創建索引，那么位圖索引與同等條件下的B樹索引比起來，往往會顯著節省存儲空間。比如針對表CUSTOMER上的三列master_status，region和gender，用戶可能會使用上述三列中任意單列或多列去訪問表customer，如果此時要建B樹索引，那么需要建三個復合B樹索引（這里考慮到了復合B樹索引可以代替單鍵值B樹索引嗎，三列復合B樹索引可以代替兩列復合B樹索引）才能涵蓋所有的情況，而如果是建位圖索引的話，則只需要建三個針對上述三列的單鍵值位圖索引就夠了。

  (3)位圖索引能夠快速處理一些包含了各種AND或OR查詢條件的sql，這主要是因為位圖索引能夠實現快捷的按位運算的緣故。

    關于位圖索引能夠實現快捷的按位運算的原理，我們用一個實例來說明。創建一個測試表customer：

SQL> create table customer(customer# number,marital_status varchar2(10),region varchar2(10),gender varchar2(10),income_level varchar2(10));

Table created.

    使用如下sql插入6條記錄：

SQL> insert into customer values(101,'single','east','male','bracket_1');

1 row created.

SQL> insert into customer values(102,'married','central','female','bracket_4');

1 row created.

SQL> insert into customer values(103,'married','west','female','bracket_2');

1 row created.

SQL> insert into customer values(104,'divorced','west','male','bracket_4');

1 row created.

SQL> insert into customer values(105,'single','central','female','bracket_2');

1 row created.

SQL> insert into customer values(106,'married','central','female','bracket_3');

1 row created.

SQL> commit;

Commit complete.

    在列region上創建一個位圖索引idx_b_region

SQL> create bitmap index idx_b_region on customer(region);

Index created.

    在列martial_status上創建另外一個位圖索引idx_b_martialstatus：

SQL> create bitmap index idx_b_maritalstatus on customer(marital_status);

Index created.

SQL> select * from customer;

 CUSTOMER# MARITAL_ST REGION GENDER     INCOME_LEV

---------- ---------- ---------- ---------- ----------

       101 single     east male    bracket_1

       102 married    central female     bracket_4

       103 married    west female     bracket_2

       104 divorced   west male    bracket_4

       105 single     central female     bracket_2

       106 married    central female     bracket_3

6 rows selected.