Oracle 11g中的Native PL/SQL代码编译

郑全

Oracle环境中，PL/SQL是我们进行业务逻辑实现的最佳手段，同时也是和Oracle数据库本身结合的最好的语言。使用好PL/SQL本身功能，可以大幅度提高我们的工作效率。

我们从最开始学习计算机和编程开始，就接触到一个概念叫做“二进制程序码”。计算机可以直接进行二进制代码的执行，就目前而言，二进制是计算机执行速度最快的一种形式。其他的高级语言，如C、C++，都是通过编译Compile和连接Link过程，转化为二进制程序。

二进制程序的特点是执行速度快。但是缺点也是明显的，那就是针对一种物理机器类型（如CPU架构）、一种操作系统，二进制执行程序的格式定义都是不同的。所以，针对每一种操作系统和物理平台，理论上我们都需要进行一遍Compile和Link过程，形成独特的可执行程序。

中立语言，或者称为中间语言的出现，结束了这样的局面。这种代表性就是Java和诸多的脚本语言，借助一个“平台相关”的虚拟机软件，我们可以让相同的代码在不同平台上运行。这也就是所谓的“一次编译，多处执行”。

默认情况下，PL/SQL代码就是这样的中间语言，也可以称为解释语言。在不同的平台上，相同的代码在运行。相对于Native代码而言，解析代码的性能一直是人们关注的重要问题。将代码Native本地化，是人们经常提到的一种程序优化手段。

 

1、PL/SQL语句Native化

 

PL/SQL语句的Native化，是从Oracle9i引入的。最开始进行native的初衷就是性能，通常native的PL/SQL代码要比解释形式（interpreted form）执行速度快。早期的native化是比较费力气的，需要我们提供出本地的编译器地址。

PL/SQL语句的native过程需要我们安装额外的C编译器，这个在一些生产环境下，还是有安全方面的顾虑的。

在9i和10g时代，数据库中包括一个参数名为plsql_native_library_dir，用于指定本地的编译器目录位置。在11g中，这个参数被取消，进行代码native的过程也变得比较简单起来。

在11g中，Oracle是不需要服务器上额外安装C编译器的。Oracle会直接将需要native化的PL/SQL代码转化到服务器上的shared library（DDL）。由此，进行PL/SQL的本地编译就变得很简单，只需要一个开关设备。这个就是Oracle参数plsql_code_type。

在使用native PL/SQL的时候，我们一定注意使用内存对象的不同。Native PL/SQL代码对应的机器码（machine code）在被调入数据库catalog之前，是与PGA内存进行映射。而解释代码（interpreted form code）则是和SGA进行对应。所以，在使用native code的时候，对SGA的消耗是减少的趋势。

 

2、开关参数plsql_code_type

 

从Oracle 11g开始，我们可以使用plsql_code_type来控制编译器选择开关。我们选择Oracle11g进行实验。

 

 

SQL> select * from v$version;

 

BANNER

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

Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.3.0 - Production

PL/SQL Release 11.2.0.3.0 - Production

CORE        11.2.0.3.0         Production

 

TNS for Linux: Version 11.2.0.3.0 - Production

NLSRTL Version 11.2.0.3.0 – Production

 

 

相关参数

 

 

SQL> show parameter plsql_code

NAME                                 TYPE        VALUE

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

plsql_code_type                      string      INTERPRETED

 

 

默认情况下，Oracle是选择解释代码的形式进行编译的。通过视图user/all/dba_plsql_object_settings，我们是可以看到对应存储代码对象使用的编译形式的。

首先，我们使用默认方式进行存储过程编译。

 

 

SQL> create or replace procedure P_RECE_CALL_TEST is

  2  i number;

  3  c number;

  4  begin

  5    for i in 1..100 loop

  6        select count(*) into c from emp;

  7        dbms_output.put_line(to_char(c));

  8    end loop;

  9  end P_RECE_CALL_TEST;

 10  /

 

Procedure created

 

SQL> select name, plsql_code_type from user_plsql_object_settings;

 

NAME                           PLSQL_CODE_TYPE

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

P_RECE_CALL_TEST               INTERPRETED

 

 

代码对象的plsql_code_type列显示了对象的编译形式。我们对于单独的存储过程，可以不通过参数修改，而是在compile过程中，直接指定编译方式。这样也是可以将代码编译为native方式。

 

 

SQL> alter procedure p_rece_call_test compile plsql_code_type=native;

Procedure altered

 

SQL> select name, plsql_code_type from user_plsql_object_settings;

NAME                           PLSQL_CODE_TYPE

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

P_RECE_CALL_TEST               NATIVE

 

 

配置参数plsql_code_type比较简单，目前版本Oracle支持Interpreted和Native两个选项值。默认取值为Interpreted，表示将程序代码编译为解析形式。另一个就是Native，表示编译为本地代码。我们可以在session level进行灵活的配置。

 

 

SQL> alter session set plsql_code_type='native';

Session altered

 

SQL> alter procedure p_rece_call_test compile;

Procedure altered

 

SQL>  select name, plsql_code_type from user_plsql_object_settings;

 

NAME                           PLSQL_CODE_TYPE

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

P_RECE_CALL_TEST               NATIVE

 

 

重新登录之后，可以将其编译回解释状态。

 

 

SQL> conn scott/tiger@ora11g;

Connected to Oracle Database 11g Enterprise Edition Release 11.2.0.3.0

Connected as scott

 

SQL> alter procedure p_rece_call_test compile;

Procedure altered

 

SQL>  select name, plsql_code_type from user_plsql_object_settings;

NAME                           PLSQL_CODE_TYPE

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

P_RECE_CALL_TEST               INTERPRETED

 

 

3、性能对比

 

PL/SQL本地化代码最大的好处和优势就在于性能。特别是11g版本下，本地Native的优势更加明显。

我们选择一个比较消耗资源的函数——斐波纳妾数列计算第n项，采用递归的结构进行计算。

 

 

SQL> create or replace function fib(n number)

  2  return number

  3  is

  4  begin

  5    if (n<=2) then

  6       return n;

  7    else

  8       return fib(n-1)+fib(n-2);

  9    end if;

 10  end;

 11  /

 

Function created

 

SQL> select name, plsql_code_type from user_plsql_object_settings;

 

NAME                           PLSQL_CODE_TYPE

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

FIB                            INTERPRETED

 

 

执行实验前，清理shared_pool和buffer_cache。

 

 

SQL> alter system flush shared_pool; 

System altered.

 

SQL> alter system flush buffer_cache;

System altered.

 

SQL> set timing on;

SQL> set serveroutput on;

SQL> declare

  2    n number;

  3  begin

  4    n := fib(40);

  5    dbms_output.put_line('Result is : '||n);

  6  end;

  7  /

 

Result is : 165580141

 

PL/SQL procedure successfully completed

 

Executed in 43.547 seconds

 

 

N=40时候，PL/SQL解释形式代码执行时间43.55s计算出结果。下面我们看看Native化之后的情况。

 

 

SQL> alter function fib compile plsql_code_type=native;

Function altered

 

Executed in 0.219 seconds

 

SQL> select name, plsql_code_type from user_plsql_object_settings;

NAME                           PLSQL_CODE_TYPE

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

FIB                            NATIVE

 

Executed in 0.078 seconds

 

 

第二次执行相同计算任务。

 

 

SQL> alter system flush shared_pool;

System altered.

 

SQL> alter system flush buffer_cache;

System altered.

 

SQL> set timing on;

SQL> set serveroutput on;

SQL> declare

  2    n number;

  3  begin

  4    n := fib(40);

  5    dbms_output.put_line('Result is : '||n);

  6  end;

  7  /

 

Result is : 165580141

 

PL/SQL procedure successfully completed

 

Executed in 25.734 seconds

 

 

第二次native执行情况，看出为25.73s完成计算。性能提升接近一半！

 

4、结论

 

我们在编写pl/sql代码的时候，性能是一个非常重要的考量方式。Native程序化在一定程度上可以提高效率。不过应该看到，Native化程序是有条件的。Native PL/SQL节省的时间成本在PL/SQL引擎的层面，而SQL语句引擎方面不会有很大程度的提升。

所以，如果我们的代码中以流程、计算和循环判断为主体，SQL语句相对较少，那么使用Native化是比较“划算”的。反之，如果主要都是在进行SQL语句计算操作，即使我们将代码Native化，获取到的优势也比较少。

另一方面，Native化的程序在迁移、升级的时候，也许会有很多额外的问题和关注点。也是我们需要注意慎用的方面。