Oracle 18c查询为何不按数据插入顺序返回结果行

Oracle 18c:
我有1000行测试数据，建表及测试数据插入语句如下：

create table lines (id number, shape sdo_geometry);
begin
    insert into lines (id, shape) values (1, sdo_geometry(2002, 26917, null, sdo_elem_info_array(1, 2, 1), sdo_ordinate_array(574360, 4767080, 574200, 4766980)));
    insert into lines (id, shape) values (2, sdo_geometry(2002, 26917, null, sdo_elem_info_array(1, 2, 1), sdo_ordinate_array(573650, 4769050, 573580, 4768870)));
    insert into lines (id, shape) values (3, sdo_geometry(2002, 26917, null, sdo_elem_info_array(1, 2, 1), sdo_ordinate_array(574290, 4767090, 574200, 4767070)));
    insert into lines (id, shape) values (4, sdo_geometry(2002, 26917, null, sdo_elem_info_array(1, 2, 1), sdo_ordinate_array(571430, 4768160, 571260, 4768040)));
    insert into lines (id, shape) values (5, sdo_geometry(2002, 26917, null, sdo_elem_info_array(1, 2, 1), sdo_ordinate_array(571500, 4769030, 571350, 4768930)));
    -- 剩余995行测试数据省略
end;
/

执行如下查询语句时，返回的数据没有按照插入顺序排列：

select 
    id,
    sdo_util.to_wktgeometry(shape) 
from 
    lines

我原本预期ID为1的行会作为第一行返回，后续行按ID递增顺序排列。在本地部署的SQL Developer环境、在线测试环境分别执行该查询，得到的排序结果也不一致。
我知晓实际生产场景中不应依赖表的默认行返回顺序，若对结果排序有要求需要使用order by子句指定排序规则，但仍想了解：为何数据不会按照插入顺序返回？该现象的底层机制是什么？

问题解答 #

Oracle（以及绝大多数主流关系型数据库）不保证无ORDER BY子句的查询按插入顺序返回结果，这是设计层面的机制决定的，不是异常，核心原因有三点：

• 堆表的无序存储特性
  你创建的普通表默认是堆组织表，“堆”的核心逻辑就是数据无序存放：插入数据时，数据库只会优先寻找当前可用的空闲空间写入，不会为新插入的数据专门维护连续的、和插入顺序一致的存储位置。如果之前的删改操作留下了空闲块，新数据甚至可能写到物理位置比旧数据更靠前的块中。你批量插入1000行数据时，数据库会调度多个进程并行写入，不同行可能被分配到不同数据块、不同磁盘分区，从物理存储层面就不存在和插入顺序一致的排列。
• 全表扫描的读取逻辑不绑定插入顺序
  不带ORDER BY的查询走全表扫描时，返回顺序由两个因素决定：一是数据块在磁盘上的物理存储顺序，二是数据库缓存（Buffer Cache）中已缓存块的读取优先级。已经缓存在内存中的数据块会被优先返回，不需要等待磁盘块按固定顺序读取；并行查询、行迁移、行链接、分区裁剪等机制，都会进一步打乱结果返回顺序。不同环境的缓存状态、存储配置、参数设置存在差异，自然会出现你观察到的“两个环境返回顺序完全不同”的现象。
• “按插入顺序返回”只是偶然巧合
  你可能在某些场景下观察到无ORDER BY的查询刚好按插入顺序返回，这只是特殊条件下的巧合：比如刚创建的空表首次批量插入数据时，刚好所有数据被写入连续的空闲块，且查询时没有命中缓存、未开启并行，才会刚好匹配插入顺序。这个顺序没有任何稳定性保障，只要数据库做过空间回收、执行过增删改操作、重启过实例、调整过执行参数，返回顺序随时会变化。

补充说明：就算查询加了ORDER BY，如果指定的排序字段存在重复值，重复值之间的返回顺序Oracle同样不做保障；只有排序字段可以唯一标识每一行时，查询结果的顺序才是稳定可预期的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者User1974