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神奇的 SQL 之團結的力量 → JOIN

阿新 • • 發佈：2019-10-28

前言

　　開心一刻

　 　　閨蜜家暴富，買了一棟大別野，喊我去吃飯，菜挺豐盛的，筷子有些不給力，銀筷子，好重，我說換個竹子的，閨蜜說，這種銀筷子我家總共才五雙，只有貴賓才能用~我咬著牙享受著貴賓待遇，終於，在第三次夾蝦排滑落盤子時，我爆發了：去它喵的貴賓，我要蝦排……不是……我要竹筷子！

連線

　　簡單來說，就是將其他表中的列新增過來，進行"新增列"的運算，如下圖所示。

　　為什麼需要進行"新增列"的操作 了？ 因為我們在設計資料庫的時候，往往需要滿足正規化（具體滿足正規化幾，無法一概而論，這裡不做細究），會導致我們某個需求的全部列分散在不同的表中，所以為了滿足需求，我們需要將某些表的列進行連線。我們來看個簡單例子，假如我們有兩張表（t_user，t_login_log）：

DROP TABLE IF EXISTS t_user;
CREATE TABLE t_user (
  id INT(11) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
  user_name VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT '使用者名稱',
  sex TINYINT(1) NOT NULL COMMENT '性別, 1:男，0:女',
  age TINYINT(3) UNSIGNED NOT NULL COMMENT '年齡',
  phone_number VARCHAR(11) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '電話號碼',
  email VARCHAR(50) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '電子郵箱',
  create_time datetime NOT NULL COMMENT '建立時間',
  update_time datetime NOT NULL COMMENT '更新時間',
  PRIMARY KEY (id)
) COMMENT='使用者表';

DROP TABLE IF EXISTS t_login_log;
CREATE TABLE t_login_log (
  id INT(11) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
  user_name VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT '使用者名稱',
  ip VARCHAR(15) NOT NULL COMMENT '登入IP',
  client TINYINT(1) NOT NULL COMMENT '登入端, 1:android, 2:ios, 3:PC, 4:H5',
  create_time datetime NOT NULL COMMENT '建立時間',
  PRIMARY KEY (id)
) COMMENT='登入日誌';

INSERT INTO t_user(user_name, sex, age, phone_number,email,create_time,update_time) VALUES
('Bruce Lee', 1, 32, '15174480987', '[email protected]', NOW(), NOW()),
('Jackie Chan', 1, 65, '15174481234', '[email protected]', NOW(), NOW()),
('Jet Li', 1, 56, '15174481245', '[email protected]', NOW(), NOW()),
('Jack Ma', 1, 55, '15174481256', '[email protected]', NOW(), NOW()),
('Pony', 1, 48, '15174481278', '[email protected]', NOW(), NOW()),
('Robin Li', 1, 51, '15174481290', '[email protected]', NOW(), NOW());

INSERT INTO t_login_log(user_name, ip, client, create_time) VALUES
('Jackie Chan', '10.53.56.78',2, '2019-10-12 12:23:45'),
('Jackie Chan', '10.53.56.78',2, '2019-10-12 22:23:45'),
('Jet Li', '10.53.56.12',1, '2018-08-12 22:23:45'),
('Jet Li', '10.53.56.12',1, '2019-10-19 10:23:45'),
('Jack Ma', '198.11.132.198',2, '2018-05-12 22:23:45'),
('Jack Ma', '198.11.132.198',2, '2018-11-11 22:23:45'),
('Jack Ma', '198.11.132.198',2, '2019-06-18 22:23:45'),
('Robin Li', '220.181.38.148',3, '2019-10-21 09:45:56'),
('Robin Li', '220.181.38.148',3, '2019-10-26 22:23:45'),
('Pony', '104.69.160.60',4, '2019-10-12 10:23:45'),
('Pony', '104.69.160.60',4, '2019-10-15 20:23:45');
View Code

　　如果我們需要展示如下列表（需求：展示使用者列表，並顯示其最近登入時間、最近登入 IP），那麼就需要 t_user 和 t_login_log 連表查了

　　連線的型別有很多種，細分如下圖

交叉連線

　　講交叉連線之前了，我們先來看看笛卡爾積，假設我們兩個集合，集合A={a, b}，集合B={0, 1, 2}，則A與B的笛卡爾積為{(a, 0), (a, 1), (a, 2), (b, 0), (b, 1), (b, 2)}，表示為AxB，也就是集合A中的任一元素與集合B的每個元素組合後的新集合則為A與B的笛卡爾積（AxB）。數學上的笛卡爾積反映到資料庫中就是交叉連線（CROSS JOIN），結合上述的案例如下：

SELECT * FROM t_user CROSS JOIN t_login_log;

-- 與 CROSS JOIN 得到的結果相同
-- 過時的寫法，不符合 SQL標準，能讀懂就好，不推薦使用
SELECT * FROM t_user, t_login_log;

　　t_user 中有 6 條記錄， t_login_log 中有 11 條記錄，t_user CROSS JOIN t_login_log 的結果是 66（ 6 乘以 11） 條記錄

　　交叉連線就是對兩張表中的全部記錄進行交叉組合，因此其結果是兩張表的乘積，這也是為什麼交叉連線無法使用內連線或外連線中所使用的 ON 子句的原因。交叉連線基本不會應用到實際業務之中，原因有兩個，一是其結果沒有實用價值，而是結果行數太多，需要花費大量的運算時間和硬體資源。雖說交叉連線的實際使用場景幾乎沒有，但還是有它的理論價值的，交叉連線是其他所有連線運算的基礎，內連線是交叉連線的一部分，其結果是交叉連線的一部分（子集），外連線有點特殊，其結果包含交叉連線之外的內容；更多詳情，我們接著往下看。

內連線

　　只返回兩張表匹配的記錄，就叫內連線，直觀的表現就是關鍵字：INNER JOIN ... ON，ON 表示兩張表連線所使用的列（連線鍵）；而內連線中又屬等值連線最常用

　　等值連線

　　　　簡單點來說，就是連線鍵相等

-- 等值連線
SELECT * FROM t_user tu INNER JOIN t_login_log ttl ON tu.user_name = ttl.user_name;

-- INNER JOIN 可以簡寫成 JOIN
SELECT * FROM t_user tu JOIN t_login_log ttl ON tu.user_name = ttl.user_name;

-- 不加連線鍵, 結果與 CROSS JOIN 一樣
SELECT * FROM t_user tu INNER JOIN t_login_log ttl

　　　　等值連線的結果中，每一條記錄的連線鍵的列的值是想等的，如上圖中的 user_name 和 user_name1（為了區別於第一個user_name，資料庫系統自動取的別名，我們可以顯示的指定）

　　不等值連線

　　　　連線鍵的比較謂詞除了 = 之外的所有情況，比如 >、<、<>（!=）；不等值連線使用場景比較少，反正我在實際工作中幾乎沒用到過

SELECT * FROM t_user tu INNER JOIN t_login_log ttl ON tu.user_name <> ttl.user_name;
SELECT * FROM t_user tu INNER JOIN t_login_log ttl ON tu.user_name > ttl.user_name;

　　自然連線

　　　　不需要指定連線條件，資料庫系統會自動用相同的欄位作為連線鍵，直觀的表現就是關鍵字：NATURAL JOIN，NATURAL LEFT JOIN、NATURAL RIGHT JOIN；

　　　　連線鍵不直觀，需要去看兩張表中相同的欄位有哪些；對於自然連線，瞭解即可，不推薦使用，反正我工作這麼久，一次都沒用過。

外連線

　　外連線的使用方式與內連線一樣，也是通過 ON 使用連線鍵將兩張表連線，從結果中獲取我們想要的資料，但是返回的結果與內連線有區別，具體我們往下看

　　左連線

　　　　返回匹配的記錄，以及左表多餘的記錄，關鍵字：LEFT JOIN（LEFT OUTER JOIN 的簡寫）

SELECT * FROM t_user tu LEFT OUTER JOIN t_login_log ttl ON tu.user_name = ttl.user_name;
-- LEFT JOIN 是 LEFT OUTER JOIN 的簡寫
SELECT * FROM t_user tu LEFT JOIN t_login_log ttl ON tu.user_name = ttl.user_name;

　　　　上圖中，前 11 條記錄是匹配的記錄，而第 12 條是不匹配、左表的記錄

　　右連線

　　　　返回匹配的記錄，以及表 B 多餘的記錄，關鍵字：RIGHT JOIN（RIGHT OUTER JOIN 的簡寫）

SELECT * FROM t_login_log ttl RIGHT OUTER JOIN t_user tu ON tu.user_name = ttl.user_name;
-- RIGHT JOIN 是 RIGHT OUTER JOIN 的簡寫
SELECT * FROM t_login_log ttl RIGHT JOIN t_user tu ON tu.user_name = ttl.user_name;

　　　　由於我們習慣了從左往右（閱讀方式、寫作方式），因此在實際專案中，基本上用的都是左連線

　　全連線

　　　　返回匹配的記錄，以及左表和右表各自的多餘記錄，關鍵字：FULL JOIN （FULL OUTER JOIN 的簡寫）

SELECT * FROM t_user tu FULL OUTER JOIN t_login_log ttl ON tu.user_name = ttl.user_name;
-- FULL JOIN 是 FULL OUTER JOIN 的簡寫
SELECT * FROM t_user tu FULL JOIN t_login_log ttl ON tu.user_name = ttl.user_name;

　　　　注意：MySQL 不支援 全連線，我們可以通過 左連線、右連線之後，再 UNION 來實現全連線

自連線

　　一張表，自己連線自己，簡單點來理解就是，左表、右表是同一張表；連線方式可以是內連線、也可以是外連線

　　更多詳情大家可以去看：專案上線後，談一下感觸比較深的一點：查詢優化

需求：展示使用者列表，並顯示最近登入時間、最近登入 IP

　　對於此需求，大家會如何來寫這個 SQL ？ 也許大家很容易想到左連線，如下所示

SELECT * FROM t_user tu LEFT JOIN t_login_log ttl ON tu.user_name = ttl.user_name;

　　可結果如下：

 

 

　　顯示的是每個使用者的所有登入日誌，不是我們想要的結果；原因是 t_user 中的一條記錄在 t_login_log 對應的記錄有多種情況：0 條對應、1 條對應、多條對應，那這個 SQL 要怎麼寫呢，方式有多種，不侷限於如下實現

-- 1、連線配合子查詢，注意 Bruce Lee 從未登陸過
SELECT tu.user_name, tu.sex,tu.age, tu.phone_number,tu.email,tll.create_time,tll.ip 
FROM t_user tu LEFT JOIN t_login_log tll ON tu.user_name = tll.user_name
WHERE tll.id = (SELECT MAX(id) FROM t_login_log WHERE user_name = tu.user_name) OR tll.user_name IS NULL;

-- 2、t_login_log分組統計出各個使用者的最近一次登入資訊後，再與 t_user 聯表
SELECT tu.user_name, tu.sex,tu.age, tu.phone_number,tu.email,tll.create_time,tll.ip 
FROM t_user tu LEFT JOIN (
    SELECT tb.* FROM(
        SELECT user_name, MAX(id) id FROM t_login_log GROUP BY user_name
    ) ta LEFT JOIN t_login_log tb ON ta.id = tb.id
) tll ON tu.user_name = tll.user_name;

　　具體的實現還得結合具體的業務和需求來實現，那樣才能寫出高效的 SQL；另外結合執行計劃來建立合適的索引。總之，沒有一成不變的、通用的高效 SQL，結合具體的業務才能寫出最合適的 SQL。

總結

　　1、連線的描述方式

　　　　常用的維恩圖，描述如下

　　　　維恩圖描述有他的優勢，但它不好表示交叉連線，同時容易讓人誤解成 SQL 中的集合操作；這裡推薦另外一種描述方式，我覺得描述的更準確

　　　　CROSS JOIN

 　　　　常用 JOIN

 　　　　上圖中，顏色表示匹配關係，顏色相同表示匹配。返回結果中，如果另一張表沒有匹配的記錄，則用 null 填充， 在上圖中則表示為空白。

　　2、連線中 ON 指定連線鍵，連線鍵可以指定多個，而 WHERE  還是平時的作用，用來指定過濾條件；不推薦將連線鍵放於 WHERE 後；

　　3、實際工作中，用的最多的是 左連線 和 等值連線，其他的用的特別少

參考

　　《SQL基礎教程》

　　《SQL進階教

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