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MySQL全面瓦解12:连接查询的原理和应用

开发技术 开发技术 1周前 (11-19) 5次浏览

概述

MySQL最强大的功能之一就是能在数据检索的执行中连接(join)表。大部分的单表数据查询并不能满足我们的需求,这时候我们就需要连接一个或者多个表,并通过一些条件过滤筛选出我们需要的数据。

了解MySQL连接查询之前我们先来理解下笛卡尔积的原理。

数据准备

依旧使用上节的表数据(包含classes 班级表和students 学生表):

 1 mysql> select * from classes;
 2 +---------+-----------+
 3 | classid | classname |
 4 +---------+-----------+
 5 |       1 | 初三一班  |
 6 |       2 | 初三二班  |
 7 |       3 | 初三三班  |
 8 |       4 | 初三四班  |
 9 +---------+-----------+
10 4 rows in set
11 
12 mysql> select * from students;
13 +-----------+-------------+-------+---------+
14 | studentid | studentname | score | classid |
15 +-----------+-------------+-------+---------+
16 |         1 | brand       | 97.5  |       1 |
17 |         2 | helen       | 96.5  |       1 |
18 |         3 | lyn         | 96    |       1 |
19 |         4 | sol         | 97    |       1 |
20 |         7 | b1          | 81    |       2 |
21 |         8 | b2          | 82    |       2 |
22 |        13 | c1          | 71    |       3 |
23 |        14 | c2          | 72.5  |       3 |
24 |        19 | lala        | 51    |       0 |
25 +-----------+-------------+-------+---------+
26 9 rows in set 

笛卡尔积

笛卡尔积:也就是笛卡尔乘积,假设两个集合A和B,笛卡尔积表示A集合中的元素和B集合中的元素任意相互关联产生的所有可能的结果。

比如A中有m个元素,B中有n个元素,A、B笛卡尔积产生的结果有m*n个结果,相当于循环遍历两个集合中的元素,任意组合。

笛卡尔积在SQL中的实现方式既是交叉连接(Cross Join)。所有连接方式都会先生成临时笛卡尔积表,笛卡尔积是关系代数里的一个概念,表示两个表中的每一行数据任意组合。

所以上面的表就是 4(班级表)* 9(学生表) = 36条数据;

笛卡尔积语法格式:

1 select cname1,cname2,... from tname1,tname2,...;
2 or
3 select cname from tname1 join tname2 [join tname...];

图例表示:

MySQL全面瓦解12:连接查询的原理和应用 

上述两个表实际执行结果如下:

 1 mysql> select * from classes a,students b order by a.classid,b.studentid;
 2 +---------+-----------+-----------+-------------+-------+---------+
 3 | classid | classname | studentid | studentname | score | classid |
 4 +---------+-----------+-----------+-------------+-------+---------+
 5 |       1 | 初三一班  |         1 | brand       | 97.5  |       1 |
 6 |       1 | 初三一班  |         2 | helen       | 96.5  |       1 |
 7 |       1 | 初三一班  |         3 | lyn         | 96    |       1 |
 8 |       1 | 初三一班  |         4 | sol         | 97    |       1 |
 9 |       1 | 初三一班  |         7 | b1          | 81    |       2 |
10 |       1 | 初三一班  |         8 | b2          | 82    |       2 |
11 |       1 | 初三一班  |        13 | c1          | 71    |       3 |
12 |       1 | 初三一班  |        14 | c2          | 72.5  |       3 |
13 |       1 | 初三一班  |        19 | lala        | 51    |       0 |
14 |       2 | 初三二班  |         1 | brand       | 97.5  |       1 |
15 |       2 | 初三二班  |         2 | helen       | 96.5  |       1 |
16 |       2 | 初三二班  |         3 | lyn         | 96    |       1 |
17 |       2 | 初三二班  |         4 | sol         | 97    |       1 |
18 |       2 | 初三二班  |         7 | b1          | 81    |       2 |
19 |       2 | 初三二班  |         8 | b2          | 82    |       2 |
20 |       2 | 初三二班  |        13 | c1          | 71    |       3 |
21 |       2 | 初三二班  |        14 | c2          | 72.5  |       3 |
22 |       2 | 初三二班  |        19 | lala        | 51    |       0 |
23 |       3 | 初三三班  |         1 | brand       | 97.5  |       1 |
24 |       3 | 初三三班  |         2 | helen       | 96.5  |       1 |
25 |       3 | 初三三班  |         3 | lyn         | 96    |       1 |
26 |       3 | 初三三班  |         4 | sol         | 97    |       1 |
27 |       3 | 初三三班  |         7 | b1          | 81    |       2 |
28 |       3 | 初三三班  |         8 | b2          | 82    |       2 |
29 |       3 | 初三三班  |        13 | c1          | 71    |       3 |
30 |       3 | 初三三班  |        14 | c2          | 72.5  |       3 |
31 |       3 | 初三三班  |        19 | lala        | 51    |       0 |
32 |       4 | 初三四班  |         1 | brand       | 97.5  |       1 |
33 |       4 | 初三四班  |         2 | helen       | 96.5  |       1 |
34 |       4 | 初三四班  |         3 | lyn         | 96    |       1 |
35 |       4 | 初三四班  |         4 | sol         | 97    |       1 |
36 |       4 | 初三四班  |         7 | b1          | 81    |       2 |
37 |       4 | 初三四班  |         8 | b2          | 82    |       2 |
38 |       4 | 初三四班  |        13 | c1          | 71    |       3 |
39 |       4 | 初三四班  |        14 | c2          | 72.5  |       3 |
40 |       4 | 初三四班  |        19 | lala        | 51    |       0 |
41 +---------+-----------+-----------+-------------+-------+---------+
42 36 rows in set 

这样的数据肯定不是我们想要的,在实际应用中,表连接时要加上限制条件,才能够筛选出我们真正需要的数据。

我们主要的连接查询有这几种:内连接、左(外)连接、右(外)连接,下面我们一 一来看。

内连接查询 inner join

语法格式:

1 select cname from tname1 inner join tname2 on join condition;
2 或者
3 select cname from tname1 join tname2 on join condition;
4 或者
5 select cname from tname1,tname2 [where join condition];

说明:在笛卡尔积的基础上加上了连接条件,组合两个表,返回符合连接条件的记录,也就是返回两个表的交集(阴影)部分。如果没有加上这个连接条件,就是上面笛卡尔积的结果。

MySQL全面瓦解12:连接查询的原理和应用

 1 mysql> select a.classname,b.studentname,b.score from classes a inner join students b on a.classid = b.classid;
 2 +-----------+-------------+-------+
 3 | classname | studentname | score |
 4 +-----------+-------------+-------+
 5 | 初三一班  | brand       | 97.5  |
 6 | 初三一班  | helen       | 96.5  |
 7 | 初三一班  | lyn         | 96    |
 8 | 初三一班  | sol         | 97    |
 9 | 初三二班  | b1          | 81    |
10 | 初三二班  | b2          | 82    |
11 | 初三三班  | c1          | 71    |
12 | 初三三班  | c2          | 72.5  |
13 +-----------+-------------+-------+
14 8 rows in set

从上面的数据可以看出 ,初三四班 classid = 4,因为没有关联的学生,所以被过滤掉了;lala 同学的classid=0,没法关联到具体的班级,也被过滤掉了,只取两表都有的数据交集

 1 mysql> select a.classname,b.studentname,b.score from classes a,students b where a.classid = b.classid and a.classid=1;
 2 +-----------+-------------+-------+
 3 | classname | studentname | score |
 4 +-----------+-------------+-------+
 5 | 初三一班  | brand       | 97.5  |
 6 | 初三一班  | helen       | 96.5  |
 7 | 初三一班  | lyn         | 96    |
 8 | 初三一班  | sol         | 97    |
 9 +-----------+-------------+-------+
10 4 rows in set 

查找1班同学的成绩信息,上面语法格式的第三种,这种方式简洁高效,直接在连接查询的结果后面进行Where条件筛选。 

左连接查询 left join

left join on / left outer join on,语法格式:

1 select cname from tname1 left join tname2 on join condition;

说明: left join 是left outer join的简写,全称是左外连接,外连接中的一种。 左(外)连接,左表(classes)的记录将会全部出来,而右表(students)只会显示符合搜索条件的记录。右表无法关联的内容均为null。

MySQL全面瓦解12:连接查询的原理和应用 

 1 mysql> select a.classname,b.studentname,b.score from classes a left join students b on a.classid = b.classid;
 2 +-----------+-------------+-------+
 3 | classname | studentname | score |
 4 +-----------+-------------+-------+
 5 | 初三一班  | brand       | 97.5  |
 6 | 初三一班  | helen       | 96.5  |
 7 | 初三一班  | lyn         | 96    |
 8 | 初三一班  | sol         | 97    |
 9 | 初三二班  | b1          | 81    |
10 | 初三二班  | b2          | 82    |
11 | 初三三班  | c1          | 71    |
12 | 初三三班  | c2          | 72.5  |
13 | 初三四班  | NULL        | NULL  |
14 +-----------+-------------+-------+
15 9 rows in set

 从上面结果中可以看出,初三四班无法找到对应的学生,所以后面两个字段使用null标识。 

右连接查询 right join

right join on / right outer join on,语法格式:

1 select cname from tname1 right join tname2 on join condition;

说明:right join是right outer join的简写,全称是右外连接,外连接中的一种。与左(外)连接相反,右(外)连接,左表(classes)只会显示符合搜索条件的记录,而右表(students)的记录将会全部表示出来。左表记录不足的地方均为NULL。 

 MySQL全面瓦解12:连接查询的原理和应用 

 1 mysql> select a.classname,b.studentname,b.score from classes a right join students b on a.classid = b.classid;
 2 +-----------+-------------+-------+
 3 | classname | studentname | score |
 4 +-----------+-------------+-------+
 5 | 初三一班  | brand       | 97.5  |
 6 | 初三一班  | helen       | 96.5  |
 7 | 初三一班  | lyn         | 96    |
 8 | 初三一班  | sol         | 97    |
 9 | 初三二班  | b1          | 81    |
10 | 初三二班  | b2          | 82    |
11 | 初三三班  | c1          | 71    |
12 | 初三三班  | c2          | 72.5  |
13 | NULL      | lala        | 51    |
14 +-----------+-------------+-------+
15 9 rows in set

  从上面结果中可以看出,lala同学无法找到班级,所以班级名称字段为null。  

 

连接查询+聚合函数

使用连接查询的时候,经常会配合使用聚集函数来进行数据汇总。比如在上面的数据基础上查询出每个班级的人数和平均分数、班级总分数。

 1 mysql> select a.classname as '班级名称',count(b.studentid) as '总人数',sum(b.score) as '总分',avg(b.score) as '平均分' 
 2 from classes a inner join students b on a.classid = b.classid 
 3 group by a.classid,a.classname;
 4 +----------+--------+--------+-----------+
 5 | 班级名称 | 总人数 | 总分   | 平均分    |
 6 +----------+--------+--------+-----------+
 7 | 初三一班 |      4 | 387.00 | 96.750000 |
 8 | 初三二班 |      2 | 163.00 | 81.500000 |
 9 | 初三三班 |      2 | 143.50 | 71.750000 |
10 +----------+--------+--------+-----------+
11 3 rows in set 

这边连表查询的同时对班级(classid,classname)做了分组,并输出每个班级的人数、平均分、班级总分。

连接查询附加过滤条件

使用连接查询之后,大概率会对数据进行在过滤筛选,所以我们可以在连接查询之后再加上where条件,比如我们根据上述的结果只取出一班的同学信息。

 1 mysql> select a.classname,b.studentname,b.score from classes a inner join students b on a.classid = b.classid where a.classid=1;
 2 +-----------+-------------+-------+
 3 | classname | studentname | score |
 4 +-----------+-------------+-------+
 5 | 初三一班  | brand       | 97.5  |
 6 | 初三一班  | helen       | 96.5  |
 7 | 初三一班  | lyn         | 96    |
 8 | 初三一班  | sol         | 97    |
 9 +-----------+-------------+-------+
10 4 rows in set 

如上,只输出一班的同学,同理,可以附件 limit 限制,order by排序等操作。

总结

1、连接查询必然要带上连接条件,否则会变成笛卡尔乘积数据,使用不正确的联结条件,也将返回不正确的数据。

2、SQL规范推荐首选INNER JOIN语法。但是连接的几种方式本身并没有明显的性能差距,性能的差距主要是由数据的结构、连接的条件,索引的使用等多种条件综合决定的。

我们应该根据实际的业务场景来决定,比如上述数据场景:如果要求返回返回有学生的班级就使用 inner join;如果必须输出所有班级则使用left join;如果必须输出所有学生,则使用right join。

3、性能上的考虑,MySQL在运行时会根据关联条件处理连接的表,这种处理可能是非常耗费资源的,连接的表越多,性能下降越厉害。所以要分析去除那些不必要的连接和不需要显示的字段。

之前我的项目团队在优化旧的业务代码时,发现随着业务的变更,某些数据不需要显示,对应的某个连接也不需要了,去掉之后,性能较大提升。


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