Join 和 Apply 用法全解

在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，為了滿足第三范式（3NF），需要將滿足“傳遞依賴”的表分離成單獨的表，通過Join 子句將相關(guān)表進行連接，Join子句共有三種類型：外連接，內(nèi)連接，交叉連接；外連接分為：left join、right join、full join；內(nèi)鏈接是：inner join，交叉連接是：cross join。

一，Join子句的組成

Join子句由連接表，連接類型和On子句組成，偽代碼如下：

from Left_Table
[inner|left|right|full] join Right_Table
    [on condition]

1，根據(jù)位置，將參與Join的兩個表分為左表和右表

• 在Join子句中，左表和右表進行笛卡爾集合運算，左表中的任意一行都和右表中的所有行進行“組合”，生成虛擬表（Virtual Table），虛擬表的數(shù)據(jù)行總數(shù)Rows（VT）=Rows(left_table)*Rows(right_table)；

• 左表和右表進行Join操作，沒有先后順序，這點和Apply子句不同，Apply子句的左表先于右表執(zhí)行運算；

2，連接類型

在外連接中，left，right和full關(guān)鍵字標(biāo)識Join子句的"保留表"：在進行外連接查詢時，保留表中的數(shù)據(jù)全部返回，不會被on子句過濾。

3，On子句，用于都虛擬表進行過濾

在on子句表達(dá)式中，常用的運算符是相等（=），也可以使用不等(>,<>)，like等運算符，返回的結(jié)果是布爾值；

on子句表達(dá)式的操作數(shù)，可以是表列（Column），常量，表達(dá)式，例如；

• on left_table.column=right_table.column

• on left_table.column=value

• on left_table.column+xx=value

• 不過濾：比如設(shè)置on 1=1

4，On子句決定Join的順序

如果一個查詢包含多個Join子句，那么On子句決定Join子句執(zhí)行的順序；執(zhí)行Join的順序是：tb和tc先執(zhí)行連接操作，ta和tb后執(zhí)行連接操作。

from taleft join tbleft join tc    on tb.column=tc.column
    on ta.column=tb.column

5，On子句過濾和Where子句過濾

On子句的執(zhí)行順序先于where子句，在進行過濾時，On子句無法過濾保留表，但是where子句能夠過濾保留表；

對于inner join，由于沒有保留表，所以，在On子句和where子句中進行過濾，結(jié)果是一樣的，但是，建議明確區(qū)分where子句和on子句的職能，on子句用于過濾連接的虛擬表，where用于對最終的結(jié)果集進行過濾。

例如：在On子句中，ta.column2=value1 不會過濾左表ta，如果不滿足該條件，那么右表相應(yīng)的數(shù)據(jù)列設(shè)置為NULL，left關(guān)鍵字保證左表中的所有數(shù)據(jù)行都返回；where子句（ta.column3=value2）過濾左表ta；

from taleft join tb    on ta.column1=ta.column1        and ta.column2=value1where ta.column3=value2

二，創(chuàng)建測試代碼

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三，left join（左外連接）

1，left join算法

把左表作為保留表，返回左表的全部數(shù)據(jù)，對于右表中不匹配on子句條件數(shù)據(jù)行，返回NULL；

select * from dbo.ta a 
left join dbo.tb b 
  on a.a=b.ca

2，使用常量過濾左表

在左外連接中，左表會返回所有數(shù)據(jù)，對于“and left_table.column=value”，是在第一個條件成立時，對返回的結(jié)果進行過濾，而左表數(shù)據(jù)會全部返回，當(dāng)不滿足條件時，設(shè)置右表數(shù)據(jù)為NULL；

select * from dbo.ta a 
left join dbo.tb b 
  on a.a=b.ca and a.a=1

3，使用where子句過濾左表

where子句是對結(jié)果集進行過濾的最后一個Filter

select * from dbo.ta a 
left join dbo.tb b 
  on a.a=b.ca 
where a.a=1

4，使用where子句過濾右表

如果使用where子句對右表進行過濾，一般可以轉(zhuǎn)換成inner join

select * from dbo.ta a 
left join dbo.tb b 
on a.a=b.ca 
where b.ca=1

四，right join（右外連接）

right join 算法是把右表作為保留表，將右表中的數(shù)據(jù)全部顯示出來，對于左表中匹配不到的數(shù)據(jù)行，將其字段值設(shè)置為NULL；

select * from dbo.ta a 
right join dbo.tb b 
on a.a=b.ca

五，inner join（內(nèi)連接）

算法是：inner join沒有保留表，只返回滿足 on 子句條件的數(shù)據(jù)行，對于不滿足on子句條件的數(shù)據(jù)行，不返回

select * from dbo.ta a 
inner join dbo.tb b 
on a.a=b.ca

六，full join（全連接）

算法是：full join 把左表和右表都作為保留表，如果左表和右表中的數(shù)據(jù)行滿足On子句條件，那么顯示數(shù)據(jù)行數(shù)據(jù)，如果不匹配，則相應(yīng)的字段設(shè)置為null。

select * from dbo.ta a 
full join dbo.tb b 
on a.a=b.ca

七，cross join（交叉連接）

算法是：cross join 是對左表和游標(biāo)進行笛卡爾乘積，cross join沒有on子句，笛卡爾乘積是將左表中的任意一行數(shù)據(jù)和右表中的所有數(shù)據(jù)行進行組合，cross join 將笛卡爾乘積后的結(jié)果直接顯示出來

select * from dbo.ta a 
cross join dbo.tb b

八，自連接用于累積求和

自連接是指一個table 和自己進行join，例如以下語句，表 dbo.ta和自身進行inner join，計算b字段的累積和。

select t1.a,sum(t2.b) as b 
from dbo.ta t1 
inner join dbo.ta as t2 
on t1.a>=t2.a 
group by t1.a

在實際的產(chǎn)品環(huán)境中，經(jīng)常利用自聯(lián)結(jié)進行累加求和的計算，例如有如下一個Table：dbo.FinanceMonth，每個月的產(chǎn)量是Quantity，計算一年內(nèi)到該月份為止的所有月份的Quantity的累積值。

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使用自鏈接計算累積值

select a.MonthNum,sum(b.quantity) as TotalQuantity 
from dbo.FinanceMonth a 
inner join dbo.FinanceMonth b 
on a.MonthNum>=b.MonthNum 
group by a.MonthNum 
order by a.MonthNum

九，apply 用法

1，join和apply的區(qū)別

join 子句左表和右表的計算是不分先后的，從性能上考慮，最好把小表作為左表，當(dāng)右表數(shù)據(jù)量大的時候，會減少查詢的時間消耗。apply子句的左表和右表是區(qū)分先后順序的，apply是先計算左表，后計算右表，因此apply子句不是集合操作語句。如果右表是一個表值函數(shù)，apply會先取得左表中的一行記錄的值，作為參數(shù)值傳遞給表值函數(shù)進行計算，左表中的一行記錄和“右表”進行笛卡爾乘積做為最終結(jié)果。如果右表查詢出來的結(jié)果是空的，那么右表字段設(shè)置為null。

select * from dbo.ta a 
outer apply (select * from dbo.tb b 
where a.a=b.ca) p

從查詢結(jié)果上看，跟left join是相同的，但是在性能上，outer apply 比left join要差，因為TSQL 擅長集合操作，使用集合的思想編寫的代碼性能一般都很高，left join是集合操作語句，性能優(yōu)于outer apply

雖然apply性能低，但是也有其用武之地，當(dāng)需要按照順序進行連接時，apply是最好的選擇。

2，apply的兩種用法

outer apply 和cross apply的相同點是：

• 先計算左表，后計算右表；

• 對左表中的每一行記錄，右表都要“逐行”計算，類似于相關(guān)子查詢，實際上，TSQL對apply進行優(yōu)化之后，并不是逐行，而是逐N行；

outer apply 和cross apply的不同點是：

• outer apply：將左表作為保留表，如果右表沒有匹配行，那么右表中的字段會設(shè)置為null，類似于left join。

• cross apply：沒有保留表，對于左表中的一行記錄，如果右表中沒有匹配行，那么該行記錄不顯示在最終結(jié)果集中，類似于inner join。

select * from dbo.ta a 
cross apply (select * from dbo.tb b 
where a.a=b.ca) p

十，join語句的應(yīng)用

1，使用cross join能夠快速產(chǎn)生大量順序數(shù)字

cross join的結(jié)果集中數(shù)據(jù)行的數(shù)量是：左表數(shù)據(jù)行數(shù)和右表數(shù)據(jù)行數(shù)的乘積，由于每個table都有10個數(shù)字（從0到9），4個table進行cross join能夠快速產(chǎn)生10的4次方，即10000個順序數(shù)字。

;with num as ( 
select n 
from(values(0),(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9)) as p(n) 
) 
select a.n+b.n*10+c.n*100+d.n*1000 as n 
--into dbo.num from num across join num b 
cross join num c 
cross join num d 
order by n

2，使用left join 查詢不存在于右表的數(shù)據(jù)行

如果左表中的數(shù)據(jù)不存于右表，那么右表的字段是null，通過在 where 子句中設(shè)置filter，能夠查詢出存在于左表，但是不存在于右表的數(shù)據(jù)行

select * from dbo.ta t1 
left join dbo.tb t2 
on t1.a=t2.ca 
where t2.ca is null;