上篇我们介绍了Oracle SQL共享游标的机制，以及cursor_sharing参数EXACT取值作用。本篇我们继续介绍cursor_sharing参数的其他两个取值：FORCE和SIMILAR的实际含义。
4、 FORCE——强制共享执行计划
默认值EXACT的作用是不对非字面SQL绑定变量进行替换操作。而FORCE值和SIMILAR取值意味着Oracle需要对输入的SQL语句进行处理，首先就是对条件值进行绑定变量化，其次就是针对不同的取值采用不同的执行计划共享策略。
当选择FORCE值的时候，意味着Oracle会对SQL字面值进行绑定变量处理。一个语句形成父游标和仅有的一个子游标。子游标执行计划通过Oracle binds peeking技术实现，以后所有类似形态的SQL都是先共享。
SQL> alter system flush shared_pool;
System altered
SQL> alter session set cursor_sharing='FORCE';
Session altered
SQL> select name, value from v$parameter where name='cursor_sharing';
NAME VALUE
-------------------- --------------------
cursor_sharing FORCE
将当前会话的cursor_sharing设置为force，同时清空library cache。之后使用三条SQL语句进行试验。
SQL> select /*+ cursor_sharing_force_demo */ count(*) from t where id1='D';
COUNT(*)
----------
10000
SQL> select /*+ cursor_sharing_force_demo */ count(*) from t where id1='P';
COUNT(*)
----------
8000
SQL> select /*+ cursor_sharing_force_demo */ count(*) from t where id1='G';
COUNT(*)
----------
5
如果在EXACT取值的时候，三个执行语句一定会生成三个父游标和三个子游标的。每一个游标对应一个单独的执行计划。第一和第二条SQL对应全表扫描FTS方案较好，而第三条SQL显然索引路径较优。我们看看在FORCE取值的时候，生成计划情况如何呢？
SQL> select sql_text, sql_id, version_count, executions from v$sqlarea where sql_text like '%/*+ cursor_sharing_force_demo */%';
SQL_TEXT SQL_ID VERSION_COUNT EXECUTIONS
-------------------------------------------------------------------------------- ------------- ------------- ----------
select /*+ cursor_sharing_force_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 24vkux5z1rsjy 1 3
SQL> select sql_id, child_number, sql_text from v$sql where sql_id='24vkux5z1rsjy';
SQL_ID CHILD_NUMBER SQL_TEXT
------------- ------------ --------------------------------------------------------------------------------
24vkux5z1rsjy 0 select /*+ cursor_sharing_force_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0"
此时，我们观察到三次执行之后SQL游标共享情况。首先，三次的SQL语句从字面值上完全不同，差异只是存在在条件id1取值上。如果在cursor_sharing为EXACT模式下，是不能实现游标共享的。设置为FORCE之后，我们发现Oracle自动将id1=后面的条件替换为绑定变量。三次SQL调用均使用相同的父游标，而子游标只存在一个，意味著三次调用均是使用这个唯一的子游标。一个子游标对应一个执行计划，三个SQL使用相同的执行计划。
我们使用抽取手段抽取出执行计划，如下：
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('24vkux5z1rsjy',0,'advanced'));
PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID 24vkux5z1rsjy, child number 0
-------------------------------------
select /*+ cursor_sharing_force_demo */ count(*) from t where
id1=:"SYS_B_0"
Plan hash value: 2966233522
---------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
---------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 9 (100)| |
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | 2 | | |
|* 2 | TABLE ACCESS FULL| T | 10000 | 20000 | 9 (12)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------
Query Block Name / Object Alias (identified by operation id):
-------------------------------------------------------------
1 - SEL$1
2 - SEL$1 / T@SEL$1
Peeked Binds (identified by position):
--------------------------------------
1 - :SYS_B_0 (VARCHAR2(30), CSID=852): 'D'
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
2 - filter("ID1"=:SYS_B_0)
49 rows selected
注意，这个执行计划进行的是数据表的全表扫描。三次调用中，id1取定D\P因为数据量大，都可以使用FTS。但是G取值量少，应该使用索引路径较为合适。所以，在第一次生成执行计划之后，Oracle都会使用该执行计划作为相同SQL结构的语句计划。
这类问题很类似于大名鼎鼎的bind peeking。在执行计划中，我们也的确看到了bind peeking信息，说明其中是使用‘D’值peeking出的执行计划。
此处，我们已经可以知道FORCE取值的效果，当cursor_sharing参数选择FORCE的时候：
ü Oracle对输入的SQL值，会将where条件取值自动替换为绑定变量。以后在输入相同的结构SQL语句时，会进行cursor sharing共享游标；
ü 在第一次进行自动替换绑定变量的时候，Oracle会依据bind peeking取值，获取到一个执行计划，对应成子游标；
ü 在以后的SQL语句中，只要出现父游标可共享的情况，Oracle都会强制使用生成的唯一子游标进行sharing。不去在乎是不是对SQL是最优的执行计划；
FORCE取值的规则思想很简单，对SQL语句进行强制的绑定变量替换。使用第一次的bind peeking值生成执行计划，之后全部使用这个执行计划。这种方式实现了游标共享，避免出现大量的library cache硬解析，限制一个父游标的version_count数量。
如果这种SQL语句本身是“Good SQL”，也就是条件列分布比较平均，没有出现过大的偏移分布。我们认为这种FORCE是很有益的。但是如果数据列分布不平均，这样借用第一次输入的bind peeking生成并且共享执行计划就很成问题。我们说，在cursor_sharing取定FORCE遇到的潜在问题，和我们使用绑定变量时候使用的bind peeking值问题是相同的。
5、SIMILAR——另一个极端
刚刚我们讨论了FORCE。在FORCE下，问题是很简单的：进行绑定变量替换，共享全部游标。但是这样对于数据分布不均衡的条件列来说，是存在很多问题的。实际环境中会出现SQL性能时好时坏的情况。作为另一个极端，我们设置SIMILAR取值。
SQL> alter session set cursor_sharing='SIMILAR';
Session altered
SQL> show parameter cursor_sharing;
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
cursor_sharing string EXACT
SQL> select name, value from v$parameter where name='cursor_sharing';
NAME VALUE
-------------------- --------------------
cursor_sharing SIMILAR
为了更容易看清现象，我们使用逐步试验的方法：
--Invoke SQL 1
SQL> select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1='D';
COUNT(*)
----------
10000
SQL> select sql_text, sql_id, version_count, executions from v$sqlarea where sql_text like '%/*+ cursor_sharing_similar_demo */%';
SQL_TEXT SQL_ID VERSION_COUNT EXECUTIONS
-------------------------------------------------------------------------------- ------------- ------------- ----------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 1 1
第一次调用SQL语句，使用条件值D。在library cache中生成了父子游标，而且同FORCE一样，进行了绑定变量替换。我们抽出执行计划进行查看。
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('0s63s6sjytz4y',0,'advanced'));
PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID 0s63s6sjytz4y, child number 0
-------------------------------------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where
id1=:"SYS_B_0"
Plan hash value: 2966233522
---------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
---------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 9 (100)| |
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | 2 | | |
|* 2 | TABLE ACCESS FULL| T | 10000 | 20000 | 9 (12)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------
Peeked Binds (identified by position):
--------------------------------------
1 - :SYS_B_0 (VARCHAR2(30), CSID=852): 'D'
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
49 rows selected
对子游标（child_number=0）而言，使用D进行bind peeking后，生成全表扫描的执行计划。下面进行第二次调用：
SQL> select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1='G';
COUNT(*)
----------
5
SQL> select sql_text, sql_id, version_count, executions from v$sqlarea where sql_text like '%/*+ cursor_sharing_similar_demo */%';
SQL_TEXT SQL_ID VERSION_COUNT EXECUTIONS
-------------------------------------------------------------------------------- ------------- ------------- ----------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 2 2
在使用一个新值G的情况下，生成了一个新的子游标（version_count=2）。我们抽取出该执行计划进行查看。
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('0s63s6sjytz4y',1,'advanced'));
PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID 0s63s6sjytz4y, child number 1
-------------------------------------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where
id1=:"SYS_B_0"
Plan hash value: 555228874
-------------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
-------------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 1 (100)| |
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | 2 | | |
|* 2 | INDEX RANGE SCAN| IDX_T_ID1 | 5 | 10 | 1 (0)| 00:00:01 |
-------------------------------------------------------------------------------
Peeked Binds (identified by position):
--------------------------------------
1 - :SYS_B_0 (VARCHAR2(30), CSID=852): 'G'
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
49 rows selected
在使用一个新的变量值G的情况下，Oracle生成了一个新的游标执行计划作为对应。新生成的执行计划是使用索引路径。下面进行第三次调用。
SQL> select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1='D';
COUNT(*)
----------
10000
SQL> select sql_text, sql_id, version_count, executions from v$sqlarea where sql_text like '%/*+ cursor_sharing_similar_demo */%';
SQL_TEXT SQL_ID VERSION_COUNT EXECUTIONS
-------------------------------------------------------------------------------- ------------- ------------- ----------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 2 3
第三次执行，我们选择了第一次执行使用过的D值。此时，我们发现executions次数增加一次，但是version_count版本数量没有增加。可以知道使用了第一次生成的child_number=0的子游标执行计划。也就是说，当使用相同的绑定变量值的时候，Oracle会共享子游标。
第四次执行，使用一个新的对应值。
SQL> select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1='P';
COUNT(*)
----------
8000
SQL> select sql_text, sql_id, version_count, executions from v$sqlarea where sql_text like '%/*+ cursor_sharing_similar_demo */%';
SQL_TEXT SQL_ID VERSION_COUNT EXECUTIONS
-------------------------------------------------------------------------------- ------------- ------------- ----------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 3 4
SQL> select sql_text,sql_id, child_number, LAST_LOAD_TIME from v$sql where sql_id='0s63s6sjytz4y';
SQL_TEXT SQL_ID CHILD_NUMBER LAST_LOAD_TIME
-------------------------------------------------------------------------------- ------------- ------------ --------------------------------------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 0 2011-07-30/19:25:31
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 1 2011-07-30/19:26:40
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 2 2011-07-30/19:29:42
对于一个新的绑定变量取值P，Oracle进行bind peeking之后生成了一个新的子游标（child_number=2）与之对应。也就是生成了一个新的执行计划：
SQL> select * from table(dbms_xplan.display_cursor('0s63s6sjytz4y',2,'advanced'));
PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
SQL_ID 0s63s6sjytz4y, child number 2
-------------------------------------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where
id1=:"SYS_B_0"
Plan hash value: 2966233522
---------------------------------------------------------------------------
| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Time |
---------------------------------------------------------------------------
| 0 | SELECT STATEMENT | | | | 9 (100)| |
| 1 | SORT AGGREGATE | | 1 | 2 | | |
|* 2 | TABLE ACCESS FULL| T | 8000 | 16000 | 9 (12)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------
Peeked Binds (identified by position):
--------------------------------------
1 - :SYS_B_0 (VARCHAR2(30), CSID=852): 'P'
49 rows selected
虽然child_number=2的执行计划也是使用全表扫描的执行计划，本质上同child_number=0的性质相同。但是Oracle没有进行共享，而是重新为这个bind peeking生成了一个新的子游标。
下面继续执行SQL：
SQL> select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1='A';
COUNT(*)
----------
10
SQL> select sql_text, sql_id, version_count, executions from v$sqlarea where sql_text like '%/*+ cursor_sharing_similar_demo */%';
SQL_TEXT SQL_ID VERSION_COUNT EXECUTIONS
-------------------------------------------------------------------------------- ------------- ------------- ----------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 4 5
SQL> select sql_text,sql_id, child_number, LAST_LOAD_TIME,executions from v$sql where sql_id='0s63s6sjytz4y';
SQL_TEXT SQL_ID CHILD_NUMBER LAST_LOAD_TIME EXECUTIONS
-------------------------------------------------------------------------------- ------------- ------------ -------------------------------------- ----------
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 0 2011-07-30/19:25:31 2
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 1 2011-07-30/19:26:40 1
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 2 2011-07-30/19:29:42 1
select /*+ cursor_sharing_similar_demo */ count(*) from t where id1=:"SYS_B_0" 0s63s6sjytz4y 3 2011-07-30/19:32:12 1
根据一个新的绑定变量值A，Oracle又为其生成了一个新的执行计划。
至此，我们可以初步猜出SIMILAR的特征，相对于FORCE取值带来的问题，SIMILAR往灵活的方向前进了一步：
ü 当cursor_sharing设置为SIMILAR的时候，Oracle对没有使用绑定变量的SQL字面语句都会进行处理，将where条件后自动替换为绑定变量；
ü 在执行语句是，对每一个条件设置值，都会生成一个新的child cursor子游标，与父游标相对应。也就意味着对每一个语句，都会发生一次隐式的bind peeking动作；
ü 当一个语句输入的时候，如果之前存在过相同条件值的SQL子游标，就共享该子游标。否则生成一个新的child cursor，生成一个匹配的执行计划；
SIMILAR是FORCE的进化版。在SIMILAR模式下，Oracle对游标共享的条件变得比较敏感。如果绑定变量值发生变化，就意味着执行计划可能存在不匹配的情况。所以索性Oracle对每一个新的值都bind peeking一下，生成执行计划。而执行计划游标的共享只在相同绑定变量的时候才发生。
这个与FORCE相比，cursor_sharing=SIMILAR的确缓解了由于bind peeking单次带来的执行计划不匹配问题。但是会引入两个新问题：
ü 如果对应条件列的取值相对较少，这样生成执行计划的个数起码是可以控制的。如果是一种连续取值情况或者对应取值很多，必然引起parent cursor对应的child cursor数目增多，每次从child cursor列中遍历的时间增加，latch和pin发生的时间增多。这也是similar取值是一个常见的问题；
ü 生成child cursor的标准不是是否执行计划相同，而是绑定变量值相同。这样如果数据分布较为平均，所有值对应的执行计划都是相同的。那么生成很多的子游标执行计划必然是相同的。这样又会带来性能和其他一些问题。
6、结论
cursor_sharing的取值和参数是Oracle library cache中管理生成乃至共享执行计划的重要参数。EXACT值是默认值，实现了直接使用字面SQL不开启转变绑定变量的功能。
而FORCE和SIMILAR取值却开启了字面转绑定变量的功能。在这两个模式下，Oracle会自动的将where后面的条件替换为绑定变量，以增加SQL共享的概率。具体实现sharing的方式上，FORCE和SIMILAR取值又有所差异。
FORCE的sharing原则是共享一切，只生成一个子游标，之后所有都去共享这个子游标的执行计划。随之而来的就是bind peeking问题风险。
而SIMILAR过于谨慎，对每一个SQL都进行类似bind peeking操作。对每个可能取值都生成单独的子游标执行计划。相同的输入共享相同的执行计划。这个虽然避免了bind peeking问题，却带来了新的多version count问题。
笔者认为：从EXACT到FORCE到SIMIlAR，到Oracle 11g中推出的ACS（Adaptive Cursor Sharing），Oracle一直试图去实现cursor sharing的自动化和高效化。过去，只能通过手工显示绑定变量来实现SQL共享最大化的目标。而手工书写的大部分SQL由于字面值的原因很难共享。cursor_sharing参数的作用就是进行这方面的尝试，虽然从目前看还是有一些问题，但是已经进行了有益的尝试。
Oracle 11g中推出的ACS自适应游标，将游标共享的标准从SQL字面值相同，绑定变量Peeking值相同，拓展到执行计划相同。在不断的自适应尝试过程中，Oracle ACS最终会确定适合的共享方案和执行计划。
关于ACS的相关内容，请参考笔者的《Oracle自适应共享游标——Adaptive Cursor Sharing》（http://space.itpub.net/17203031/viewspace-703280）系列文章。