【DB笔试面试634】在Oracle中，什么是直方图（Histogram）？直方图的使用场合有哪些？

题目部分

在Oracle中，什么是直方图（Histogram）？直方图的使用场合有哪些？

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答案部分

直方图是CBO中的一个重点，也是一个难点部分，在面试中常常被问到。

（一）直方图的意义

在Oracle数据库中，CBO会默认认为目标列的数据在其最小值（LOW_VALUE）和最大值（HIGH_VALUE）之间是均匀分布的，并且会按照这个均匀分布原则来计算对目标列施加WHERE查询条件后的可选择率以及结果集的Cardinality，进而据此来计算成本值并选择执行计划。但是，目标列的数据是均匀分布这个原则并不总是正确的，在实际的生产系统中，有很多表的列的数据分布是不均匀的，甚至是极度倾斜、分布极度不均衡的。对这样的列如果还按照均匀分布的原则去计算可选择率与Cardinality，并据此来计算成本、选择执行计划，那么CBO所选择的执行计划就很可能是不合理的，甚至是错误的，所以，此时应该收集列的直方图。

直方图是一种列的特殊的统计信息，主要用来描述列上的数据分布情况。当数据分布倾斜时，直方图可以有效地提升Cardinality评估的准确度。构造直方图最主要的原因就是帮助优化器在表中数据严重偏斜时做出更好的规划。例如，表中的某个列上，其中的某个值占据了数据行的80%（数据分布倾斜），相关的索引就可能无法帮助减少满足查询所需的I/O数量。创建直方图可以让基于成本的优化器知道何时使用索引才最合适，或何时应该根据WHERE子句中的值返回表中80％的记录。如果对目标列收集了直方图，那么意味着CBO将不再认为该目标列上的数据是均匀分布的了，CBO就会用该目标列上的直方图统计信息来计算对该列施加查询条件后的可选择率和返回结果集的Cardinality，进而据此计算成本并选择相应的执行计划。

直方图实际上存储在数据字典基表SYS.HISTGRM$中，可以通过数据字典DBA_TAB_HISTOGRAMS、DBA_PART_HISTOGRAMS和DBA_SUBPART_HISTOGRAMS来分别查看表、分区表的分区和分区表的子分区的直方图统计信息。

（二）直方图的使用场合

通常情况下在以下场合中建议使用直方图：

（1）当WHERE子句引用了列值分布存在明显偏差的列时：当这种偏差相当明显时，以至于WHERE子句中的值将会使优化器选择不同的执行计划。这时应该使用直方图来帮助优化器来修正执行路径。（注意：若查询不引用该列，则在该列上创建直方图没有意义）。

（2）当列值导致不正确的判断时，这种情况通常会发生在多表连接时。例如，假设有一个五张表的连接操作，其目标SQL最终结果集只有10行。Oracle将会以一种使第一个连接的结果集（集合基数）尽可能小的方式将表连接起来。通过在中间结果集中携带更少的负载，查询将会运行得更快。为了使中间结果最小化，优化器尝试在SQL执行的分析阶段评估每个结果集的集合基数。在偏差的列上拥有直方图将会极大地帮助优化器作出正确的决策。如优化器对中间结果集的大小作出不正确的判断，则它可能会选择一种未达到最优化的表连接方法。因此向该列添加直方图经常会向优化器提供使用最佳连接方法所需的信息。

本文选自《Oracle程序员面试笔试宝典》，作者：小麦苗