1.1.1 摘要
Join是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的重要操作之一，SQL Server中包含的常用Join：內(nèi)聯(lián)接、外聯(lián)接和交叉聯(lián)接等。如果我們想在兩個(gè)或以上的表獲取其中從一個(gè)表中的行與另一個(gè)表中的行匹配的數(shù)據(jù)，這時(shí)我們應(yīng)該考慮使用Join，因?yàn)镴oin具體聯(lián)接表或函數(shù)進(jìn)行查詢(xún)的特性
本文將通過(guò)具體例子介紹SQL中的各種常用Join的特性和使用場(chǎng)合：
1.1.2 正文
首先我們?cè)趖empdb中分別定義三個(gè)表College、Student和Apply，具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
USE tempdb
---- If database exists the same name datatable deletes it.
IF EXISTS(SELECT TABLE_NAME FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLES WHERE TABLE_NAME = 'College') DROP TABLE College;
IF EXISTS(SELECT TABLE_NAME FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLES WHERE TABLE_NAME = 'Student') DROP TABLE Student;
IF EXISTS(SELECT TABLE_NAME FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLES WHERE TABLE_NAME = 'Apply') DROP TABLE Apply;
---- Create Database.
create table College(cName nvarchar(50), state text, enrollment int);
create table Student(sID int, sName nvarchar(50), GPA real, sizeHS int);
create table Apply(sID int, cName nvarchar(50), major nvarchar(50), decision text);
Inner join
內(nèi)聯(lián)接（Inner join）是最常用的聯(lián)接類(lèi)型之一，它查詢(xún)滿(mǎn)足聯(lián)接謂詞的數(shù)據(jù)。
假設(shè)我們要查詢(xún)申請(qǐng)表Apply中申請(qǐng)學(xué)校的相關(guān)信息，由于A(yíng)pply表中包含學(xué)校名字我們并不能預(yù)知，所以我們可以根據(jù)cName來(lái)內(nèi)聯(lián)接（Inner join）表College和Apply，從而找到Apply表中包含學(xué)校的信息。
具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Gets college information from college table
---- bases on college name.
SELECT DISTINCT College.cName, College.enrollment
FROM College INNER JOIN
Apply ON College.cName = Apply.cName
圖1查詢(xún)結(jié)果
| cName |
state |
enrollment |
| Stanford |
CA |
15000 |
| Berkeley |
CA |
36000 |
| MIT |
MA |
10000 |
| Cornell |
NY |
21000 |
| Harvard |
MA |
29000 |
表1 College表中的數(shù)據(jù)
如上圖1所示，我們把Apply表包含的學(xué)校信息查詢(xún)出來(lái)了，由于Harvard并沒(méi)有被查詢(xún)出來(lái)，所以我們知道暫時(shí)還沒(méi)有學(xué)生申請(qǐng)Harvard。
內(nèi)聯(lián)接（Inner join）滿(mǎn)足交換律：“A inner join B” 和 “B inner join A” 是相等的。
Outer join
假設(shè)我們想看到所有學(xué)校信息；即使是那些沒(méi)有申請(qǐng)的學(xué)校（如：Harvard），這時(shí)我們可以使用外部聯(lián)接（Outer join）進(jìn)行查詢(xún)。由于外部聯(lián)接保存一個(gè)或兩個(gè)輸入表的所有行，即使無(wú)法找到匹配聯(lián)接謂詞的行。
具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Gets all college information
SELECT College.cName, College.state, College.enrollment,
Apply.cName, Apply.major, Apply.decision
FROM College LEFT OUTER JOIN
圖3左聯(lián)接查詢(xún)結(jié)果
如上圖3所示：由于在A(yíng)pply表中并沒(méi)有學(xué)生申請(qǐng)Harvard，但是我們通過(guò)左聯(lián)接（left outer join）把所有學(xué)校信息查詢(xún)出來(lái)了。
由于左聯(lián)接（left outer join）產(chǎn)生表College的完全集，而Apply表中匹配的則有值，而不匹配的則以NULL值取代，所以我們知道Apply表中沒(méi)有學(xué)生申請(qǐng)Harvard。
通過(guò)左聯(lián)接查詢(xún)我們可以獲取College的完全集，假設(shè)現(xiàn)在我們既要獲取College的完全集又要獲取Apply的完全集，那么我們可以考慮使用完整外部聯(lián)接（full outer join）。使用完整外部聯(lián)接，我們可以查詢(xún)所有的學(xué)校，不管它們是否匹配聯(lián)接謂詞：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Gets all information from college and apply table.
SELECT College.cName, College.state, College.enrollment,
Apply.cName, Apply.major, Apply.decision
FROM College FULL OUTER JOIN
Apply ON College.cName = Apply.cName
圖3 完整外部聯(lián)接查詢(xún)結(jié)果
現(xiàn)在我們獲取了College和Apply的完全數(shù)據(jù)集，對(duì)于表中匹配的則有值，即使沒(méi)有找到匹配cName的則以NULL值取代。
下表顯示每種外部聯(lián)接（outer join）匹配時(shí)保留數(shù)據(jù)行的情況：
|
聯(lián)接類(lèi)型 |
保留數(shù)據(jù)行 |
|
A left outer join B |
all A rows |
|
A right outer join B |
all B rows |
|
A full outer join B |
all A and B rows |
表2 外部聯(lián)接保留數(shù)據(jù)行
完整外部聯(lián)接（full outer join）滿(mǎn)足交換律：“A full outer join B” 和 “B full outer join A” 是相等的。
Cross join
交叉聯(lián)接（cross join）執(zhí)行兩個(gè)表的笛卡爾積（就是把表A和表B的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)N*M的組合）。也就是說(shuō)，它匹配一個(gè)表與另一個(gè)表中的每一行；我們不能通過(guò)使用ON子句在交叉聯(lián)接指定謂詞，雖然我們可以使用WHERE子句來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果，這是交叉聯(lián)接基本上是作為一個(gè)內(nèi)部聯(lián)接了。
交叉聯(lián)接相對(duì)于內(nèi)部聯(lián)接使用率較低，而且兩個(gè)大表不應(yīng)該進(jìn)行交叉聯(lián)接，因?yàn)檫@將導(dǎo)致一個(gè)非常昂貴的操作和一個(gè)非常大的結(jié)果集。
具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- College Cross join Apply.
SELECT College.cName, College.state, College.enrollment,
Apply.cName, Apply.major, Apply.decision
FROM College
CROSS JOIN Apply
圖4 College表和Apply表的行數(shù)
圖5 交叉聯(lián)接
現(xiàn)在我們對(duì)College和Apply表進(jìn)行交叉聯(lián)接，而且生成數(shù)據(jù)行為College和Apply表行數(shù)的笛卡爾積即5 * 20 = 100。
Cross apply
在SQL Server 2005中提供了Cross apply使表可以和表值函數(shù)（table-valued functions TVF‘s）結(jié)果進(jìn)行join查詢(xún)。例如，現(xiàn)在我們想通過(guò)函數(shù)的結(jié)果值和表Student進(jìn)行查詢(xún)，這時(shí)我們可以使用Cross apply進(jìn)行查詢(xún)：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Creates a function to get data from Apply base on sID.
CREATE FUNCTION dbo.fn_Apply(@sID int)
RETURNS @Apply TABLE (cName nvarchar(50), major nvarchar(50))
AS
BEGIN
INSERT @Apply SELECT cName, major FROM Apply where [sID] = @sID
RETURN
END
---- Student cross apply function fn_Apply.
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student CROSS APPLY dbo.fn_Apply([sID])
我們也可以使用內(nèi)部聯(lián)接實(shí)現(xiàn)和Cross apply相同的查詢(xún)功能，具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Student INNER JOIN Apply bases on sID.
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student INNER JOIN [Apply]
ON Student.sID = [Apply].sID
圖6 Cross apply查詢(xún)
Outer apply
在介紹Cross apply和Outer join之后，現(xiàn)在讓我們理解Out apply也就不難了，Outer apply使表可以和表值函數(shù)（table-valued functions TVF‘s）結(jié)果進(jìn)行join查詢(xún)，找到匹配值則有值，沒(méi)有找到匹配值則以NULL表示。
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Student outer apply function fn_Apply.
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student OUTER APPLY dbo.fn_Apply([sID])
圖7 Outer apply查詢(xún)
Inner Join和Cross apply的區(qū)別
首先我們知道Inner join是表和表的聯(lián)接查詢(xún)，而Cross apply是表和表值函數(shù)的聯(lián)接查詢(xún)，在前面Cross apply例子中，我們也可以通過(guò)Inner join實(shí)現(xiàn)相同的查詢(xún)。
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Student cross apply function fn_Apply.
SET STATISTICS PROFILE ON
SET STATISTICS TIME ON
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student CROSS APPLY dbo.fn_Apply([sID])
SET STATISTICS PROFILE OFF
SET STATISTICS TIME OFF
---- Student INNER JOIN Apply base on sID.
SET STATISTICS PROFILE ON
SET STATISTICS TIME ON
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student INNER JOIN [Apply]
ON Student.sID = [Apply].sID
SET STATISTICS PROFILE OFF
SET STATISTICS TIME OFFCross apply
查詢(xún)執(zhí)行時(shí)間:
CPU 時(shí)間= 0 毫秒，占用時(shí)間= 11 毫秒。
Inner join查詢(xún)執(zhí)行時(shí)間:
CPU 時(shí)間= 0 毫秒，占用時(shí)間= 4 毫秒。
圖8 執(zhí)行計(jì)劃
如圖8所示：Cross apply首先執(zhí)行TVF（table-valued functions），然后對(duì)表Studnet進(jìn)行全表掃描，接著通過(guò)遍歷sID查找匹配值。
Inner join對(duì)表Student和Apply進(jìn)行全表掃描，然后通過(guò)哈希匹配查找匹配的sID值。
通過(guò)以上的SQL執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行計(jì)劃，我們能不能說(shuō)Inner join比Cross apply好呢？答案是否定的，如果表的數(shù)據(jù)量很大，那么Inner join的全表掃描耗費(fèi)時(shí)間和CPU資源就增加了（可通過(guò)數(shù)據(jù)量大的表進(jìn)行測(cè)試）。
雖然大多數(shù)采用Cross apply實(shí)現(xiàn)的查詢(xún)，可以通過(guò)Inner join實(shí)現(xiàn)，但Cross apply可能產(chǎn)生更好的執(zhí)行計(jì)劃和更佳的性能，因?yàn)樗梢栽诼?lián)接執(zhí)行之前限制集合加入。
Semi-join和Anti-semi-join
Semi-join從一個(gè)表中返回的行與另一個(gè)表中數(shù)據(jù)行進(jìn)行不完全聯(lián)接查詢(xún)（查找到匹配的數(shù)據(jù)行就返回，不再繼續(xù)查找）。
Anti-semi-join從一個(gè)表中返回的行與另一個(gè)表中數(shù)據(jù)行進(jìn)行不完全聯(lián)接查詢(xún)，然后返回不匹配的數(shù)據(jù)。
不同于其他的聯(lián)接運(yùn)算，Semi-join和Anti-semi-join沒(méi)有明確的語(yǔ)法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但Semi-join和Anti-semi-join在SQL Server中有多種應(yīng)用場(chǎng)合。我們可以使用EXISTS子來(lái)實(shí)現(xiàn)Semi-join查詢(xún)，Not EXISTS來(lái)實(shí)現(xiàn)Anti-semi-join?，F(xiàn)在讓我們通過(guò)具體的例子說(shuō)明吧！
假設(shè)要求我們找出Apply和Student表中sID匹配的學(xué)生信息，這和前面的Inner join查詢(xún)結(jié)果將一樣，具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Student Semi-join Apply base on sID.
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS
----[Apply].cName, [Apply].major
FROM Student
WHERE exists (
SELECT *
from [Apply]
where [Apply].sID = Student.sID
)
我們發(fā)現(xiàn)常用的EXISTS子句，原來(lái)是通過(guò)Left Semi Join實(shí)現(xiàn)的，所以說(shuō)Semi-join在SQL Server中又許多使用場(chǎng)合。
圖9 查詢(xún)結(jié)果
圖10 執(zhí)行計(jì)劃
現(xiàn)在要求我們找出還沒(méi)有申請(qǐng)學(xué)校的學(xué)生信息，這時(shí)我們立刻反應(yīng)可以使用NOT EXISTS子句來(lái)實(shí)現(xiàn)該查詢(xún)，具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Gets student still not apply for school.
SELECT Student.sID, Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS
----[Apply].cName, [Apply].major
FROM Student
WHERE NOT EXISTS (
SELECT *
FROM [Apply]
WHERE [Apply].sID = Student.sID
)
其實(shí)，我們常用的NOT EXISTS子句的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)Anti-semi-join，通過(guò)執(zhí)行計(jì)劃我們發(fā)現(xiàn)在查找匹配sID時(shí)，SQL使用 Left Anti Semi Join進(jìn)行查詢(xún)。
圖11 查詢(xún)結(jié)果
圖12 執(zhí)行計(jì)劃
1.1.3 總結(jié)
本文介紹了SQL中常用了聯(lián)接查詢(xún)方式：Inner join、Outer join、Cross join和Cross apply的使用場(chǎng)合和特性。
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