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  • sql教程之当你执行JOIN ON时,数据库里发生了什么?

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对于一些SQL初学者,写一个简单的单表查询那是信手拈来。

但是遇到写多表关联查询可能就懵逼了:为什么会有多表查询这种“怪物”?要怎么写?为什么要这样为难我?这是谁发明的?

进而可能会引申出人生的终极哲学问题:我是谁?我在哪?我在做什么?

有点扯远了,但确实能够体会到一些初学者,对多表关联查询的困扰。今天我们就给大家讲解多表关联查询到底是怎么一回事。

大家都知道,多表关联查询的关键字是JOIN...ON,如果只关心怎么使用,可以移步《SQL基础知识V2——JOIN连接》。本文主要讲解JOIN...ON在数据库中是怎么执行的。

 

测试环境

SQL Server 2017

 

测试样表

我们新建两张测试表Customers和Orders,表结构如下:

表Customers

 

表Orders

 

要求:查询每个客户的订单数量

我们先直接写出查询语句:

SELECT a.CustomerName,Count(OrderID) Nums
FROM Customers a
LEFT JOIN Orders b ON a.CustomerID=b.CustomerID
GROUP BY a.CustomerName

结果如下:

 

问:这个结果是怎么来的呢?

 

1、执行笛卡尔积(交叉联接)

什么是笛卡尔积?笛卡尔乘积是指在数学中,两个集合X和Y的笛卡尔积,表示为X×Y,第一个对象是X的成员而第二个对象是Y的所有可能有序对的其中一个成员。具体如下图:

笛卡尔积

 

而我们在进行SQL的表关联时,JOIN的第一步就是生成笛卡尔积。我们上面的代码

... Customers a LEFT JOIN Orders b ...

实际上是在数据库中生成了一张笛卡尔积的虚表T1,T1里面的数量正是两个表(Customers和Orders)数量的乘积9条(3 × 3),T1里面的数据如下:

虚表T1

 

 

2、执行过滤筛选

当JOIN将两个表生成笛卡尔积的虚表T1之后,随后的ON开始执行筛选功能,ON后面的条件就是指符合条件的返回结果TRUE,不符合条件的返回结果FALSE,以及未知情况UNKNOWN。



在继续讲解前我们需要先普及一下三值逻辑的概念
三值逻辑就是我们上面说到的ON返回的三个结果:TRUE,FALSE和UNKNOWN。

大多数的编程语言中返回的结果要么是TRUE,要么就是FALSE。而SQL中的UNKONWN通常与NULL值出现有关。

以下情况都会返回UNKNOWN:
NULL>21
NULL=NULL
X+NULL>Y

NULL代表一种缺失值,当把一个缺失值与其他任意值进行比较时,结果始终为UNKNOWN。

而我们上面的代码中的ON的条件是这样写的:

... a.CustomerID=b.CustomerID ...

意思就是取a(表Customers的别名)和b(表Orders的别名)中CustomerID相等的结果。根据这个筛选条件,虚表T1中可以生成相应逻辑值,如下图:

 

ON筛选的逻辑结果表

 

从上面我们可以看到完全满足条件(Logic Value的值为TRUE)的只有两条记录,数据库会将这些结果插入到虚表T2,进行下一步的操作准备。

虚表T2

 

3、添加外部行

这一步只在外联接(OUT JOIN)中才会发生。对于外联接,通过为其指定一种联接方式(LEFT,RIGHT或FULL),就把一个或两个输入表标记为保留表。

把表标记为保留表,即表示希望返回该表的所有行,即使ON过滤了一些行。

左连接(LEFT OUT JOIN)是把左边的表作为保留表,右连接(RIGHT OUT JOIN)是把右边的表作为保留表,全连接(FULL OUT JOIN)则是把两个表都作为保留表。(我们在书写时,通常会省略掉OUT)

在执行完ON的筛选后,我们根据写法来添加这些保留表中记录。

我们上面的代码使用的是LEFT JOIN,所以我们需要将左表Customers表作为保留表。

在ON筛选完后,我们发现CustomerID为1的没有在T2中,我们需要将这条记录的相关信息添加到T2中生成虚表T3,并且将Order表中的所有数据置为NULL(因为他们不是保留表,不是我们需要保留的数据)。这样汇总后虚表T3中的数据如下:

虚表T3

 

这样当我们再对表Orders中的OrderID计数时,CustomerID为1的客户因为没有订单,返回的结果将为0,而CustomersID为2,3的客户都有一个订单,返回的结果将为1。

至此整个表关联环节就执行完成了。

以上就是JOIN在数据库中执行的相关内容,如有不明白的地方,欢迎在底下留言。

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