Oracle数据库之FORALL与BULK COLLECT语句

Oracle数据库之FORALL与BULK COLLECT语句

我们再来看一下PL/SQL块的执行过程：当PL/SQL运行时引擎处理一块代码时，它使用PL/SQL引擎来执行过程化的代码，而将SQL语句发送给SQL引擎来执行；SQL引擎执行完毕后，将结果再返回给PL/SQL引擎。这种在PL/SQL引擎和SQL引擎之间的交互，称为上下文交换（context switch）。每发生一次交换，就会带来一定的额外开销。下面是一个示意图：

switch

从Oracle 8i开始，PL/SQL得到了两点增强，可以将PL/SQL引擎和SQL引擎之间的多次上下文交换压缩为一次交换：

  1. FORALL，用于增强PL/SQL引擎到SQL引擎的交换。
  2. BULK COLLECT，用于增强SQL引擎到PL/SQL引擎的交换。（前面我们已经介绍过了）

1. FORALL介绍

使用FORALL，可以将多个DML批量发送给SQL引擎来执行，最大限度地减少上下文交互所带来的开销。下面是 FORALL 的一个示意图：

forall

语法：

FORALL index IN 
    { lower_bound .. upper_bound
    | INDICES OF collection_name [ BETWEEN lower_bound AND upper_bound ]
    | VALUES OF index_collection
    }
 [ SAVE EXCEPTIONS ] dml_statement;

说明：

index_name：一个无需声明的标识符，作为集合下标使用。

lower_bound .. upper_bound：数字表达式，来指定一组连续有效的索引数字下限和上限。该表达式只需解析一次。

INDICES OF collection_name：用于指向稀疏数组的实际下标。跳过没有赋值的元素，例如被 DELETE 的元素，NULL 也算值。

VALUES OF index_collection_name：把该集合中的值当作下标，且该集合值的类型只能是 PLS_INTEGER/BINARY_INTEGER。

SAVE EXCEPTIONS：可选关键字，表示即使一些DML语句失败，直到FORALL LOOP执行完毕才抛出异常。可以使用SQL%BULK_EXCEPTIONS 查看异常信息。

dml_statement：静态语句，例如：UPDATE或者DELETE；或者动态（EXECUTE IMMEDIATE）DML语句。

2. FORALL的使用

示例所使用表结构：

create table tmp_tab(
  id number(5),
  name varchar2(50)
);

示例1，使用FORALL批量插入、修改、删除数据：

--批量插入
declare
  -- 定义索引表类型
  type tb_table_type is table of tmp_tab%rowtype index by binary_integer;
  tb_table tb_table_type;
begin
  for i in 1..100 loop
    tb_table(i).id:=i;
    tb_table(i).name:='NAME'||i;
  end loop;

  forall i in 1..tb_table.count
    insert into tmp_tab values tb_table(i);
end;
--批量修改
declare
  type tb_table_type is table of tmp_tab%rowtype index by binary_integer;
  tb_table tb_table_type;
begin
  for i in 1..100 loop
    tb_table(i).id:=i;
    tb_table(i).name:='MY_NAME_'||i;
  end loop;
  forall i in 1..tb_table.count
    update tmp_tab t set row = tb_table(i) where t.id = tb_table(i).id;
end;
--批量删除
declare
  type tb_table_type is table of tmp_tab%rowtype index by binary_integer;
  tb_table tb_table_type;
begin
  for i in 1..10 loop
    tb_table(i).id:=i;
    tb_table(i).name:='MY_NAME_'||i;
  end loop;
  forall i in 1..tb_table.count
    delete from tmp_tab where id = tb_table(i).id;
end;

示例2，使用INDICES OF子句：

declare
  type demo_table_type is table of tmp_tab%rowtype index by binary_integer;
  demo_table demo_table_type;
begin
  for i in 1..10 loop
    demo_table(i).id:=i;
    demo_table(i).name:='NAME'||i;
  end loop;
  -- 使用集合的delete方法移除第3、6、9三个成员
  demo_table.delete(3);
  demo_table.delete(6);
  demo_table.delete(9);
  forall i in indices of demo_table
    insert into tmp_tab values demo_table(i);
end;

示例3，使用VALUES OF子句：

declare
  type index_poniter_type is table of pls_integer;
  index_poniter index_poniter_type;
  type demo_table_type is table of tmp_tab%rowtype index by binary_integer;
  demo_table demo_table_type;
begin
  index_poniter := index_poniter_type(1,3,5,7);
  for i in 1..10 loop
    demo_table(i).id:=i;
    demo_table(i).name:='NAME'||i;
  end loop;
  forall i in values of index_poniter
    insert into tmp_tab values demo_table(i);
end;

3. FORALL注意事项

使用FORALL时，应该遵循如下规则：

  1. FORALL语句的执行体，必须是一个单独的DML语句，比如INSERT，UPDATE或DELETE。
  2. 不要显式定义index_row，它被PL/SQL引擎隐式定义为PLS_INTEGER类型，并且它的作用域也仅仅是FORALL。
  3. 这个DML语句必须与一个集合的元素相关，并且使用FORALL中的index_row来索引。注意不要因为index_row导致集合下标越界。
  4. lower_bound和upper_bound之间是按照步进 1 来递增的。
  5. 在sql_statement中，不能单独地引用集合中的元素，只能批量地使用集合。
  6. 在sql_statement中使用的集合，下标不能使用表达式。

4. BULK COLLECT介绍

BULK COLLECT子句会批量检索结果，即一次性将结果集绑定到一个集合变量中，并从SQL引擎发送到PL/SQL引擎。

通常可以在SELECT INTO、FETCH INTO以及RETURNING INTO子句中使用BULK COLLECT。下面逐一描述BULK COLLECT在这几种情形下的用法。

5. BULK COLLECT的使用

5.1 在SELECT INTO中使用BULK COLLECT

示例：

DECLARE
   -- 定义记录类型
   TYPE emp_rec_type IS RECORD            
   (  
      empno      emp.empno%TYPE,
      ename      emp.ename%TYPE, 
      hiredate   emp.hiredate%TYPE  
   );  
   -- 定义基于记录的嵌套表
   TYPE nested_emp_type IS TABLE OF emp_rec_type;  
   -- 声明变量
   emp_tab   nested_emp_type;  
BEGIN
   -- 使用BULK COLLECT将所得的结果集一次性绑定到记录变量emp_tab中  
   SELECT empno, ename, hiredate  
   BULK   COLLECT INTO emp_tab       
   FROM   emp;  

   FOR i IN emp_tab.FIRST .. emp_tab.LAST LOOP  
      DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('当前记录： '
                ||emp_tab(i).empno||chr(9)
                ||emp_tab(i).ename||chr(9)
                ||emp_tab(i).hiredate);  
   END LOOP;
END;

说明：使用BULK COLLECT一次即可提取所有行并绑定到记录变量，这就是所谓的批量绑定。

5.2 在FETCH INTO中使用BULK COLLECT

在游标中可以使用BLUK COLLECT一次取出一个数据集合，比用游标单条取数据效率高，尤其是在网络不大好的情况下。

语法：

FETCH ... BULK COLLECT INTO ...[LIMIT row_number];
  • 1

在使用BULK COLLECT子句时，对于集合类型会自动对其进行初始化以及扩展。因此如果使用BULK COLLECT子句操作集合，则无需对集合进行初始化以及扩展。由于BULK COLLECT的批量特性，如果数据量较大，而集合在此时又自动扩展，为避免过大的数据集造成性能下降，因此可以使用LIMIT子句来限制一次提取的数据量。LIMIT子句只允许出现在FETCH操作语句的批量中。

示例：

DECLARE  
   CURSOR emp_cur IS  
      SELECT empno, ename, hiredate FROM emp;  

   TYPE emp_rec_type IS RECORD  
   (  
      empno      emp.empno%TYPE,
      ename      emp.ename%TYPE ,
      hiredate   emp.hiredate%TYPE  
   );  
   -- 定义基于记录的嵌套表  
   TYPE nested_emp_type IS TABLE OF emp_rec_type;
   -- 声明集合变量 
   emp_tab     nested_emp_type;
   -- 定义了一个变量来作为limit的值  
   v_limit     PLS_INTEGER := 5;
   -- 定义变量来记录FETCH次数
   v_counter   PLS_INTEGER := 0;  
BEGIN  
   OPEN emp_cur; 

   LOOP 
      -- fetch时使用了BULK COLLECT子句  
      FETCH emp_cur  
      BULK   COLLECT INTO emp_tab         
      LIMIT v_limit; -- 使用limit子句限制提取数据量  

      EXIT WHEN emp_tab.COUNT = 0; -- 注意此时游标退出使用了emp_tab.COUNT，而不是emp_cur%notfound  
      v_counter   := v_counter + 1;  -- 记录使用LIMIT之后fetch的次数  

      FOR i IN emp_tab.FIRST .. emp_tab.LAST  
      LOOP  
         DBMS_OUTPUT.PUT_LINE( '当前记录： '
                    ||emp_tab(i).empno||CHR(9)
                    ||emp_tab(i).ename||CHR(9)
                    ||emp_tab(i).hiredate);  
      END LOOP;  
   END LOOP;  

   CLOSE emp_cur;  

   DBMS_OUTPUT.put_line( '总共获取次数为：' || v_counter );  
END;

5.3 在RETURNING INTO中使用BULK COLLECT

BULK COLLECT除了与SELECT，FETCH进行批量绑定之外，还可以与INSERT，DELETE，UPDATE语句结合使用。当与这几个DML语句结合时，需要使用RETURNING子句来实现批量绑定。

示例：

DECLARE  
   TYPE emp_rec_type IS RECORD  
   (  
      empno      emp.empno%TYPE, 
      ename      emp.ename%TYPE, 
      hiredate   emp.hiredate%TYPE  
   );   
   TYPE nested_emp_type IS TABLE OF emp_rec_type;  
   emp_tab   nested_emp_type;
BEGIN
   DELETE FROM emp WHERE deptno = 20  
   RETURNING empno, ename, hiredate   -- 使用returning 返回这几个列  
   BULK   COLLECT INTO emp_tab;       -- 将返回的列的数据批量插入到集合变量    

   DBMS_OUTPUT.put_line( '删除 ' || SQL%ROWCOUNT || ' 行记录' );  
   COMMIT;  

   IF emp_tab.COUNT > 0 THEN   -- 当集合变量不为空时，输出所有被删除的元素  
      FOR i IN emp_tab.FIRST .. emp_tab.LAST LOOP  
         DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('当前记录：'  
                    || emp_tab( i ).empno || CHR( 9 )  
                    || emp_tab( i ).ename || CHR( 9 )  
                    || emp_tab( i ).hiredate  
                    || ' 已被删除' );  
      END LOOP;  
   END IF;  
END;

6. BULK COLLECT的注意事项

  1. BULK COLLECT INTO 的目标对象必须是集合类型。
  2. 只能在服务器端的程序中使用BULK COLLECT，如果在客户端使用，就会产生一个不支持这个特性的错误。
  3. 不能对使用字符串类型作键的关联数组使用BULK COLLECT子句。
  4. 复合目标(如对象类型)不能在RETURNING INTO子句中使用。
  5. 如果有多个隐式的数据类型转换的情况存在，多重复合目标就不能在BULK COLLECT INTO子句中使用。
  6. 如果有一个隐式的数据类型转换，复合目标的集合(如对象类型集合)就不能用于BULK COLLECTINTO子句中。

7. FORALL与BULK COLLECT综合运用

FORALL与BULK COLLECT是实现批量SQL的两个重要方式，我们可以将其结合使用以提高性能。

示例：

-- 创建表tb_emp
CREATE TABLE tb_emp AS  
   SELECT empno, ename, hiredate  
   FROM   emp  
   WHERE  1 = 0;  

DECLARE
   -- 声明游标
   CURSOR emp_cur IS
      SELECT empno, ename, hiredate FROM emp;
   -- 基于游标的嵌套表类型
   TYPE nested_emp_type IS TABLE OF emp_cur%ROWTYPE;
   -- 声明变量
   emp_tab   nested_emp_type; 
BEGIN  
   SELECT empno, ename, hiredate  
   BULK   COLLECT INTO emp_tab
   FROM   emp  
   WHERE  sal > 1000;

   -- 使用FORALL语句将变量中的数据插入到表tb_emp  
   FORALL i IN 1 .. emp_tab.COUNT                     
      INSERT INTO (SELECT empno, ename, hiredate FROM tb_emp)  
      VALUES emp_tab( i );  

   COMMIT;  
   DBMS_OUTPUT.put_line('总共向 tb_emp 表中插入记录数： ' || emp_tab.COUNT);  
END;
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