一.什么是位图索引
我们目前大量使用的索引一般主要是B*Tree索引,在索引结构中存储着键值和键值的RowID,并且是一一对应的.
而位图索引主要针对大量相同值的列而创建(例如：类别，操作员，部门ID,库房ID等),索引块的一个索引行中存储键值和起止Rowid,以及这些键值的位置编码,位置编码中的每一位表示键值对应的数据行的有无.一个位图索引块可能指向的是几十甚至成百上千行数据的位置.
这种方式存储数据,相对于B*Tree索引,占用的空间非常小,创建和使用非常快.
当根据键值查询时,可以根据起始Rowid和位图状态,快速定位数据.
当根据键值做and,or或 in(x,y,..)查询时,直接用索引的位图进行或运算,快速得出结果行数据.
当select count(XX) 时,可以直接访问索引就快速得出统计数据.
创建语法很简单,就是在普通索引创建的语法中index前加关键字bitmap即可,例如:
create bitmap index H病人挂号记录_ix_执行人 on H病人挂号记录(执行人);
二.位图索引的特点
1.Bitmap索引的存储空间
相对于B*Tree索引,位图索引由于只存储键值的起止Rowid和位图,占用的空间非常少.
bitmap的空间占用主要根以下4个因素相关:
a.表的总记录数
b.索引列的键值多少,列的不同值越少,所需的位图就越少.
c.操作的类型,批量插入比单条插入所面的位图要少得多,8i,9i下是这样的,10G则没有这种区别,详见后面的分析.
d.索引列相同键值的物理分布,8i,9i中,不同块上的数据,相同的键值,会建立不同的位图行(段)来表示
注:本文提到的8i,9i,10g,我试验的环境是8.1.7,9.2.0.5,10.2
2.Bitmap索引创建的速度
位图索引创建时不需要排序,并且按位存储,所需的空间也少.
B*Tree索引则在创建时需要排序,定位等操作,速度要慢得多.
3.Bitmap索引允许键值为空
B*Tree索引由于不记录空值,当基于is null的查询时,会使用全表扫描,
而对位图索引列进行is null查询时,则可以使用索引.
4.Bitmap索引对表记录的高效访问
当使用count(XX),可以直接访问索引就快速得出统计数据.
当根据位图索引的列进行and,or或 in(x,y,..)查询时,直接用索引的位图进行或运算,在访问数据之前可事先过滤数据.
5.Bitmap索引对批量DML操作只需进行一次索引
由于通过位图反映数据情况,批量操作时对索引的更新速度比B*Tree索引一行一行的处理快得多.
6.Bitmap索引的锁机制
对于B*Tree索引,insert操作不会锁定其它会话的DML操作.
而位图索引,由于用位图反映数据,不同会话更新相同键值的同一位图段,insert、update、delete相互操作都会发锁定。
对于oracle 8i,9i,单行插入时,由于一个位图行(位图段)只记录8行记录,所以最多锁住相同键值的8行数据的DML操作.
而批量插入时，和10G一样,同一键值只有一个位图行（位图段），所以，相同键值的所有数据的DML操作都会被锁住。
下面，针对8i,9i观察一下锁机制：
SQL> Declare
Begin
For i In 1..9
Loop
Insert Into H病人挂号记录(Id,No,号别,执行人) Values(i,\'G000001\',1,\'张1\');
End Loop;
Commit;
End;
/
SQL> delete H病人挂号记录 where id=1;
不提交，另开一个会话，
SQL> delete H病人挂号记录 where id=9;
操作可以进行，没有锁定。
SQL> delete H病人挂号记录 where id=8;
操作等待,由于和另外一个会话操作的记录的位图索引在同一个位图段上（一个位图段最多8行）,所以被锁住了。
三.位图索引的适用场合
1.位图索引是Oracle数据库在7.3版本中加入的,8i,9i企业版和个人版支持,标准版不支持.
2.基于规则的优化器无法使用Bitmap索引
3.适应于有大量重复值的列查询
4.对于8i,9i版本，不适用于单行插入,适用于批量插入的数据,因为单行插入时，相同键值，每插入8行就会生成一行索引块中的位图段,即使相同的值.
而批量插入时，相同键值只生成一个位图段.
5.由于并发DML操作锁定的是整个位图段的大量数据行，所以位图索引主要是用于OLAP应用,也可以用于OLTP中主要为读操作的表.
关于bitmap的两个参数
SQL> show parameter bitmap;
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- -----------
bitmap_merge_area_size integer 1048576
create_bitmap_area_size integer 8388608
其中bitmap_merge_area_size是bitmap索引进行合并操作时使用的内存区域,create_bitmap_area_size是创建时使用的内存区域.
8i,9i中,需要根据bitmap的大小以及常见的使用情况来调整.
9i以上,只需设置pga_aggregate_target的值,Oracle即会自动进和内存的调整.
四.位图索引存储原理
位图索引对数据表的列的每一个键值分别存储为一个位图,Oracle对于不同的版本,不同的操作方式,数据生成均有差别.
对于8i,9i,
下面分3种方式来讨论数据的插入:
a.一次插入一行,插入多行后,一次提交;
b.每插入一行,提交一次;
c.批量插入方式,一次提交;
对于第一种方式,观察位图索引的变化情况.
a.假设插入8行相同键值的数据,如果以每行方式插入,然后一次提交,则会生成8个位图
SQL> Insert Into H病人挂号记录(Id,No,号别,执行人) Values(1,\'G000001\',1,\'张1\');
1 row inserted
SQL> /
1 row inserted
SQL> /
1 row inserted
SQL> /
1 row inserted
SQL> /
1 row inserted
SQL> /
1 row inserted
SQL> /
1 row inserted
SQL> /
1 row inserted
SQL> commit;
Commit complete
SQL> alter system dump datafile 1 block 40028;
System altered
row#0[7847] flag: -----, lock: 0
col 0; len 3; (3): d5 c5 31 --键值\'张1\'
col 1; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 00 --rowid的起始位置
col 2; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 07 --rowid的终止位置
col 3; len 2; (2): c8 ff --位图编码
row#1[7802] flag: -----, lock: 0
col 0; len 3; (3): d5 c5 31
col 1; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 08
col 2; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 0f
col 3; len 2; (2): c8 03
row#2[7780] flag: -----, lock: 0
col 0; len 3; (3): d5 c5 32
col 1; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 08
col 2; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 0f
col 3; len 1; (1): 02
row#3[7758] flag: -----, lock: 0
col 0; len 3; (3): d5 c5 33
col 1; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 08
col 2; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 0f
col 3; len 1; (1): 03
row#4[7736] flag: -----, lock: 2
col 0; len 3; (3): d5 c5 34
col 1; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 08
col 2; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 0f
col 3; len 1; (1): 04
row#5[7714] flag: -----, lock: 2
col 0; len 3; (3): d5 c5 35
col 1; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 08
col 2; len 6; (6): 00 40 9c 54 00 0f
col 3; len 1; (1): 05
----- end of leaf block dump -----
责任编辑：小草
