本节书摘来自异步社区出版社《oracle数据库管理与维护实战》一书中的第2章，第2.10节，作者： 何伟娜 , 常建功，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。
oracle数据库管理与维护实战
oracle数据库是关系数据库，oracle用sql语言对数据库进行操作。了解sql语句的处理过程，能更深一步地了解oracle的内部运行机制。
oracle中，所有的sql语句都分三个阶段进行处理：语法分析、执行、返回结果。无论何种工具（如：oracle form 、oracle reports），都要将语句传递到oracle进行处理。下面我们简单分析这三个阶段。
分析是处理sql语句的第一步，sql语句从用户进程送到服务器进程，服务器进程开始进行以下工作。
（1）语法分析。oracle采用自底向上的分析方法，检查语句是否符合语法规范，命名是否符合命名规范。语法分析是处理sql语句过程中最费时间且代价最高的。
例如前面提到的如下sql语句。
sql>select ename,sal from emp；
服务器进程会将其中的关键字select、from，表名emp，列名ename、sal分析出来等待语义分析。
（2）语义分析。语法分析通过，说明sql语句格式正确，但还不知道语句中的对象在数据中是否存在，当前用户是否有权限读写。语义分析的功能就是验证这些。它根据语法分析出来的各数据库对象，分别从数据字典中取出其定义和权限。
如前面例中的表名emp，先从数据字典中看是否有该表，如果有，就从数据字典中取出表emp的定义，查看当前用户是否有权限读，否则提示出错。
（3）视图转换，将涉及视图的查询语句转换为相应的对基表查询语句。
（4）表达式转换，将复杂的sql表达式转换为较简单的等效连接表达式。
（5）选择优化器。不同的优化器一般产生不同的“执行计划”。
（6）选择连接方式。oracle有三种连接方式，对多表连接，oracle可选择适当的连接方式。
（7）选择连接顺序。对多表连接，确定oracle选择哪一对表先连接，选择这两表中哪个表作为源数据表。
（8）选择数据的搜索路径。oracle根据以上条件选择合适的数据搜索路径，例如是选用全表搜索还是利用索引或是其他的方式。
（9）到sga中为该sql语句找到一个共享sql区。
如果在共享sql区中已有该sql语句的共享sql区，则oracle直接执行共享sql区内容，而不进行以上分析。
执行阶段执行已分析过的语句。如果sql语句会改变数据库，如update、delete语句，oracle先要将修改的行锁住，以防其他用户修改；如果sql语句不会改变数据库，则执行下一步的数据读。
oracle会先从数据库缓冲区中寻找是否有所要的数据块，如果有，就直接读或修改；否则从物理文件中读到数据库缓冲区。
对于select语句等需要返回结果的语句，还有返回结果阶段，将执行结果，如select后的所有数据行，返回给用户进程。如果查询需要排序，则oracle将排序的结果返回给用户。查询结果总是以表格形式出现，根据使用的内存大小不同，oracle可以一次取出一行数据，也可以一次取出一组。
在dml类型的sql语句中，select语句是数据库中最常使用的命令，图2-32列出了处理查询语句的具体步骤。
（1）创建游标（cursor）。游标可以是显式的，也可以是隐式的。
（2）分析语句。
（3）定义输出，指定位置、类型和结果集的数据类型，转换数据类型。
（4）捆绑变量，如果查询语句中有变量值，需取到变量的值。
（5）判断是否能并行查询。
（6）执行查询。
（7）以行方式取出数据。
（8）关闭游标。
select以外的其他语句和select执行过程稍有不同，其他语句不需返回结果，如图2-33所示。
（1）创建游标（cursor），使用隐式游标。
（3）捆绑变量，如果查询语句中有变量值，需取到变量的值。
（4）看是否能并行查询。
（5）执行语句。
（6）通知用户执行完成。
（7）关闭游标。
在介绍commit和rollback的处理之前，我们先讨论一个与数据库恢复有关的重要机制：系统改变号scn（system change number）。
scn是数据库中非常重要的一个数据结构。它定义数据库在某个确切时刻提交的版本。每当事物被提交时，它被赋予一个唯一标识事务的scn。scn提供oracle的内部时钟机制，可被看作逻辑时钟。这对于恢复操作是至关重要的，oracle只根据scn执行恢复。scn用来同步数据库，并且提供数据读的一致性。执行查询语句时，oracle在执行阶段就确定了当前scn，只有scn号小于或等于当前的scn号，数据块才能读取。对于较高的scn号，oracle就从回滚段中读取。
scn记录在控制文件、数据文件头部、块的头部以及重做日志文件中。对同一个事务，重做日志文件存了低的scn号和高的scn号。
每个事务提交时都会增加数据库系统的scn号。但查询开始时，oracle执行下述操作，为查询返回集产生一个读一致性数据集。
（1）系统查询时，oracle查看系统当前的scn，这里称为查询scn。
（2）在oracle查询时，它必须读数据块以建立查询返回集。对于要读的每一个数据块，oracle将查询scn与数据块头的scn相比较，然后做如下处理。如果数据块的scn等于或先于查询scn，oracle可以使用块中的数据创建查询结果集；如果数据块中的scn大于查询scn，oracle从系统回滚段读信息，即重新生成一个数据块。
图2-34展示了一个多版本返回与查询scn一致性的示意图。
数据库中涉及到事务时，经常会遇到提交（commit）操作。当用户发出提交命令commit后，处理commit的步骤如下。
（1）服务器进程先生成一个scn号，赋给回滚段（可参考2.6.4节看回滚段定义），在回滚段中作标志表示事务已提交。服务器进程将提交的记录和scn号存到重做日志缓冲区中，同时将数据库缓冲区作标志。
（2）lgwr进程将重做日志缓冲区中包含提交记录及scn号写到联机重做日志文件中。
（3）服务器进程解开对表和行的锁定。
（4）通知用户commit已经完成。
（5）服务器进程将事务标记为完成。
commit进行时，dbwr并不立刻写磁盘，oracle会延迟向数据文件中写已修改的数据。这就是所谓的“快速提交机制”。快速提交的优点有以下几个。
lgwr往日志文件上写是顺序写，比dbwr向数据文件中不同块写要快。
lgwr往日志文件上写的内容要比向数据文件上写的内容少。日志文件只需存变动的内容，而数据文件上要存整个数据块内容。
如果多个事务发数据库提交命令，lgwr会将这些提交信息一起往日志文件上写。
一般一个事务最多有一次写日志文件，除非重做日志文件写满。
事务的大小不会影响commit操作的时间。
如果事务没有提交，就可以回滚，也就是可以恢复到原先的状态。发生以下情况oracle会进行回滚。
用户发出rollback命令。
服务器异常结束。
dba停止会话。
以下是处理rollback的步骤。
（1）通过回滚段，恢复在事务中所做的所有修改。
（2）服务器进程释放所有的对表和行的锁定。
（3）服务器将事务标记为完成。