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Por que o índice NLSSORT não é usado para esta consulta?


As expressões são convertidas em configurações de sessão NLS em DML, mas não em DDL.

Este é sem dúvida um bug com o comportamento de NLSSORT(char, 'NLS_SORT=BINARY') .
Do manual :"Se você especificar BINARY, esta função retornará char."Mas isso não verdadeiro para o índice. Normalmente é muito conveniente que a expressão de índice não sofra nenhuma transformação; se dependesse das configurações da sessão, ferramentas como DBMS_METADATA.GET_DDL teriam que retornar muitos alter session declarações. Mas neste caso significa que você pode criar um índice que nunca será usado.

O plano de explicação mostra o real expressão. Veja como a Oracle usa nlssort em uma sessão sem que seja usado explicitamente:
alter session set nls_comp=linguistic;
alter session set nls_sort=binary_ai;
drop table raw_screen;
create table raw_screen (
   id   number(10)     constraint rscr_pk primary key,
   name nvarchar2(256) not null
);
create unique index idx_binary_ai
      on raw_screen (nlssort(name, 'nls_sort=binary_ai'));
explain plan for select * from raw_screen where name = n'raw_screen1000';
select * from table(dbms_xplan.display(format=>'basic predicate'));

Plan hash value: 2639454581

-----------------------------------------------------
| Id  | Operation                   | Name          |
-----------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT            |               |
|   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| RAW_SCREEN    |
|*  2 |   INDEX UNIQUE SCAN         | IDX_BINARY_AI |
-----------------------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - access(NLSSORT("NAME",'nls_sort=''BINARY_AI''')=HEXTORAW('0072006
              10077005F00730063007200650065006E003100300030003000'))

Este exemplo mostra que nlssort(char, 'nls_sort=binary') é descartado pelo DML:
alter session set nls_comp=linguistic;
alter session set nls_sort=binary_ai;
drop table raw_screen;
create table raw_screen (
   id   number(10)     constraint rscr_pk primary key,
   name nvarchar2(256) not null
);
create unique index idx_binary_ai on
      raw_screen (nlssort(name, 'nls_sort=binary_ai'));
explain plan for select * from raw_screen where
  nlssort(name,'nls_sort=binary') = nlssort(N'raw_screen1000','nls_sort=binary');
select * from table(dbms_xplan.display(format=>'basic predicate'));

Plan hash value: 237065300

----------------------------------------
| Id  | Operation         | Name       |
----------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT  |            |
|*  1 |  TABLE ACCESS FULL| RAW_SCREEN |
----------------------------------------

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   1 - filter("NAME"=U'raw_screen1000')

Em resumo - o índice DDL precisa corresponder exatamente ao transformado expressões, que podem depender das configurações da sessão e do comportamento incomum de binary .