图解 SQL 里的各种 JOIN

  • 2019 年 10 月 29 日
  • 筆記

来源：http://t.cn/E2K1pfS

  • 前言
  • 约定
  • 常用的 JOIN
  • 延伸用法
  • 总结
  • 更新：更多的 JOIN
  • 补充说明
  • 参考

从业以来主要在做客户端，用到的数据库都是表结构比较简单的 SQLite，以我那还给老师一大半的 SQL 水平倒也能对付。现在偶尔需要到后台的 SQL Server 里追查一些数据问题，就显得有点捉襟见肘了，特别是各种 JOIN，有时候傻傻分不清楚，于是索性弄明白并做个记录。

前言

在各种问答社区里谈及 SQL 里的各种 JOIN 之间的区别时，最被广为引用的是 CodeProject 上 C.L. Moffatt 的文章 Visual Representation of SQL Joins，他确实讲得简单明了，使用文氏图来帮助理解，效果明显。本文将沿用他的讲解方式，稍有演绎，可以视为该文较为粗糙的中译版。

约定

下文将使用两个数据库表 Table_A 和 Table_B 来进行示例讲解，其结构与数据分别如下：

mysql> SELECT * FROM Table_A ORDER BY PK ASC;  +----+---------+  | PK | Value   |  +----+---------+  |  1 | both ab |  |  2 | only a  |  +----+---------+  2 rows in set (0.00 sec)    mysql> SELECT * from Table_B ORDER BY PK ASC;  +----+---------+  | PK | Value   |  +----+---------+  |  1 | both ab |  |  3 | only b  |  +----+---------+  2 rows in set (0.00 sec)

其中 PK 为 1 的记录在 Table_A 和 Table_B 中都有，2 为 Table_A 特有，3 为 Table_B 特有。

常用的 JOIN

INNER JOIN

INNER JOIN 一般被译作内连接。内连接查询能将左表（表 A）和右表（表 B）中能关联起来的数据连接后返回。

文氏图：

INNER JOIN

示例查询：

SELECT A.PK AS A_PK, B.PK AS B_PK,         A.Value AS A_Value, B.Value AS B_Value  FROM Table_A A  INNER JOIN Table_B B  ON A.PK = B.PK;

查询结果：

+------+------+---------+---------+  | A_PK | B_PK | A_Value | B_Value |  +------+------+---------+---------+  |    1 |    1 | both ab | both ab |  +------+------+---------+---------+  1 row in set (0.00 sec)

注：其中 A 为 Table_A 的别名，B 为 Table_B 的别名，下同。

LEFT JOIN

LEFT JOIN 一般被译作左连接，也写作 LEFT OUTER JOIN。左连接查询会返回左表（表 A）中所有记录，不管右表（表 B）中有没有关联的数据。在右表中找到的关联数据列也会被一起返回。

文氏图：

LEFT JOIN

示例查询：

SELECT A.PK AS A_PK, B.PK AS B_PK,         A.Value AS A_Value, B.Value AS B_Value  FROM Table_A A  LEFT JOIN Table_B B  ON A.PK = B.PK;

查询结果：

+------+------+---------+---------+  | A_PK | B_PK | A_Value | B_Value |  +------+------+---------+---------+  |    1 |    1 | both ab | both ba |  |    2 | NULL | only a  | NULL    |  +------+------+---------+---------+  2 rows in set (0.00 sec)

RIGHT JOIN

RIGHT JOIN 一般被译作右连接，也写作 RIGHT OUTER JOIN。右连接查询会返回右表（表 B）中所有记录，不管左表（表 A）中有没有关联的数据。在左表中找到的关联数据列也会被一起返回。

文氏图：

RIGHT JOIN

示例查询：

SELECT A.PK AS A_PK, B.PK AS B_PK,         A.Value AS A_Value, B.Value AS B_Value  FROM Table_A A  RIGHT JOIN Table_B B  ON A.PK = B.PK;

查询结果：

+------+------+---------+---------+  | A_PK | B_PK | A_Value | B_Value |  +------+------+---------+---------+  |    1 |    1 | both ab | both ba |  | NULL |    3 | NULL    | only b  |  +------+------+---------+---------+  2 rows in set (0.00 sec)

FULL OUTER JOIN

FULL OUTER JOIN 一般被译作外连接、全连接，实际查询语句中可以写作 FULL OUTER JOIN 或 FULL JOIN。外连接查询能返回左右表里的所有记录，其中左右表里能关联起来的记录被连接后返回。

文氏图：

FULL OUTER JOIN

示例查询：

SELECT A.PK AS A_PK, B.PK AS B_PK,         A.Value AS A_Value, B.Value AS B_Value  FROM Table_A A  FULL OUTER JOIN Table_B B  ON A.PK = B.PK;

查询结果：

ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'FULL OUTER JOIN Table_B B  ON A.PK = B.PK' at line 4

注：我当前示例使用的 MySQL 不支持 FULL OUTER JOIN。

应当返回的结果（使用 UNION 模拟）：

mysql> SELECT *      -> FROM Table_A      -> LEFT JOIN Table_B      -> ON Table_A.PK = Table_B.PK      -> UNION ALL      -> SELECT *      -> FROM Table_A      -> RIGHT JOIN Table_B      -> ON Table_A.PK = Table_B.PK      -> WHERE Table_A.PK IS NULL;  +------+---------+------+---------+  | PK   | Value   | PK   | Value   |  +------+---------+------+---------+  |    1 | both ab |    1 | both ba |  |    2 | only a  | NULL | NULL    |  | NULL | NULL    |    3 | only b  |  +------+---------+------+---------+  3 rows in set (0.00 sec)

小结

以上四种，就是 SQL 里常见 JOIN 的种类和概念了，看一下它们的合影：

小结

有没有感觉少了些什么，学数学集合时完全不止这几种情况？确实如此，继续看。

延伸用法

LEFT JOIN EXCLUDING INNER JOIN

返回左表有但右表没有关联数据的记录集。

文氏图：

LEFT JOIN EXCLUDING INNER JOIN

示例查询：

SELECT A.PK AS A_PK, B.PK AS B_PK,         A.Value AS A_Value, B.Value AS B_Value  FROM Table_A A  LEFT JOIN Table_B B  ON A.PK = B.PK  WHERE B.PK IS NULL;

查询结果：

+------+------+---------+---------+  | A_PK | B_PK | A_Value | B_Value |  +------+------+---------+---------+  |    2 | NULL | only a  | NULL    |  +------+------+---------+---------+  1 row in set (0.01 sec)

RIGHT JOIN EXCLUDING INNER JOIN

返回右表有但左表没有关联数据的记录集。

文氏图：

RIGHT JOIN EXCLUDING INNER JOIN

示例查询：

SELECT A.PK AS A_PK, B.PK AS B_PK,         A.Value AS A_Value, B.Value AS B_Value  FROM Table_A A  RIGHT JOIN Table_B B  ON A.PK = B.PK  WHERE A.PK IS NULL;

查询结果：

+------+------+---------+---------+  | A_PK | B_PK | A_Value | B_Value |  +------+------+---------+---------+  | NULL |    3 | NULL    | only b  |  +------+------+---------+---------+  1 row in set (0.00 sec)

FULL OUTER JOIN EXCLUDING INNER JOIN

返回左表和右表里没有相互关联的记录集。

文氏图：

FULL OUTER JOIN EXCLUDING INNER JOIN

示例查询：

SELECT A.PK AS A_PK, B.PK AS B_PK,         A.Value AS A_Value, B.Value AS B_Value  FROM Table_A A  FULL OUTER JOIN Table_B B  ON A.PK = B.PK  WHERE A.PK IS NULL  OR B.PK IS NULL;

因为使用到了 FULL OUTER JOIN，MySQL 在执行该查询时再次报错。

ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'FULL OUTER JOIN Table_B B  ON A.PK = B.PK  WHERE A.PK IS NULL  OR B.PK IS NULL' at line 4

应当返回的结果（用 UNION 模拟）：

mysql> SELECT *      -> FROM Table_A      -> LEFT JOIN Table_B      -> ON Table_A.PK = Table_B.PK      -> WHERE Table_B.PK IS NULL      -> UNION ALL      -> SELECT *      -> FROM Table_A      -> RIGHT JOIN Table_B      -> ON Table_A.PK = Table_B.PK      -> WHERE Table_A.PK IS NULL;  +------+--------+------+--------+  | PK   | Value  | PK   | Value  |  +------+--------+------+--------+  |    2 | only a | NULL | NULL   |  | NULL | NULL   |    3 | only b |  +------+--------+------+--------+  2 rows in set (0.00 sec)

总结

以上七种用法基本上可以覆盖各种 JOIN 查询了。七种用法的全家福：

SQL JOINS

看着它们，我仿佛回到了当年学数学，求交集并集的时代……

顺带张贴一下 C.L. Moffatt 带 SQL 语句的图片，配合学习，风味更佳：

SQL JOINS

更新：更多的 JOIN

除以上几种外，还有更多的 JOIN 用法，比如 CROSS JOIN（迪卡尔集）、SELF JOIN，可以参考 SQL JOINS Slide Presentation 学习。

CROSS JOIN

返回左表与右表之间符合条件的记录的迪卡尔集。

图示：

CORSS JOIN

示例查询：

SELECT A.PK AS A_PK, B.PK AS B_PK,         A.Value AS A_Value, B.Value AS B_Value  FROM Table_A A  CROSS JOIN Table_B B;

查询结果：

+------+------+---------+---------+  | A_PK | B_PK | A_Value | B_Value |  +------+------+---------+---------+  |    1 |    1 | both ab | both ba |  |    2 |    1 | only a  | both ba |  |    1 |    3 | both ab | only b  |  |    2 |    3 | only a  | only b  |  +------+------+---------+---------+  4 rows in set (0.00 sec)

上面讲过的几种 JOIN 查询的结果都可以用 CROSS JOIN 加条件模拟出来，比如 INNER JOIN 对应 CROSS JOIN ... WHERE A.PK = B.PK。

SELF JOIN

返回表与自己连接后符合条件的记录，一般用在表里有一个字段是用主键作为外键的情况。

比如 Table_C 的结构与数据如下：

+--------+----------+-------------+  | EMP_ID | EMP_NAME | EMP_SUPV_ID |  +--------+----------+-------------+  |   1001 | Ma       |        NULL |  |   1002 | Zhuang   |        1001 |  +--------+----------+-------------+  2 rows in set (0.00 sec)

EMP_ID 字段表示员工 ID，EMP_NAME 字段表示员工姓名，EMP_SUPV_ID 表示主管 ID。

示例查询：

现在我们想查询所有有主管的员工及其对应的主管 ID 和姓名，就可以用 SELF JOIN 来实现。

SELECT A.EMP_ID AS EMP_ID, A.EMP_NAME AS EMP_NAME,      B.EMP_ID AS EMP_SUPV_ID, B.EMP_NAME AS EMP_SUPV_NAME  FROM Table_C A, Table_C B  WHERE A.EMP_SUPV_ID = B.EMP_ID;

查询结果：

+--------+----------+-------------+---------------+  | EMP_ID | EMP_NAME | EMP_SUPV_ID | EMP_SUPV_NAME |  +--------+----------+-------------+---------------+  |   1002 | Zhuang   |        1001 | Ma            |  +--------+----------+-------------+---------------+  1 row in set (0.00 sec)

补充说明

  1. 文中的图使用 Keynote 绘制；
  2. 个人的体会是 SQL 里的 JOIN 查询与数学里的求交集、并集等很像；
  3. SQLite 不支持 RIGHT JOIN 和 FULL OUTER JOIN，可以使用 LEFT JOIN 和 UNION 来达到相同的效果；
  4. MySQL 不支持 FULL OUTER JOIN，可以使用 LEFT JOIN 和 UNION 来达到相同的效果；

参考

  • Visual Representation of SQL Joins
  • How to do a FULL OUTER JOIN in MySQL?
  • SQL JOINS Slide Presentation
  • SQL Self Join

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