Left join的概念與執行原理是什么

這篇文章給大家介紹Left join的概念與執行原理是什么，內容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

join 是 SQL查詢中很常見的一種操作，具體來講有join，left join, right join，full join等很多形式。具體的原理如下圖所示。但其中最常見的還是使用left join 。

本文代碼在mysql和hive中均測試通過，代碼本身難度和長度都不大，我準備了測試數據的mysql和hive代碼，如果覺得有必要，你可以在后臺回復“left”獲取，方便自己修改和練習。

left join 通俗的解釋：以左表為主表，返回左表的所有行，如果右表中沒有匹配，則依然會有左表的記錄，右表字段用null填充。看起來非常好理解，但實際操作的過程中可能會有一些很容易被忽略的點。

一、left join 之后的記錄有幾條

關于這一點，是要理解left join執行的條件。在A join B的時候，我們在on語句里指定兩表關聯的鍵。只要是符合鍵值相等的，都會出現在結果中。這里面有一對一，一對多，多對多等幾種情況。我們用例子來說明。

1、一對一

這種情況最好理解。t_name表，有id，name(用戶名稱)，sex(性別)，dt(注冊日期)等字段。t_age表。有id，age(年齡)，province(省份)，dt(更新日期)等字段。表中包含的信息如下：

現在我們進行t_name(左表，別名a)和t_age(右表，別名b)的left join 操作，關聯鍵為id。a表有6條記錄，b表有3條記錄，且關鍵的鍵是唯一的，因此最終結果以a表為準有6條記錄，b表有3條關聯不上，相應的記錄中，b表所有的字段都為空。

2、一對多

這回我們用t_age作為左表，關聯條件為dt。重點看dt為20190905的記錄。由于右表有3條20190905，這三條在關聯的時候都滿足關聯條件，因此最終的結果會有3條記錄是20190905。

這回為準的表是t_age表，但顯然結果并不是原本的3條記錄，而是7條：20190905 3條，20190906 4條。如果你不太理解，可以繼續往下看。

3、多對多

上面例子中，20190906的記錄最終有4條，同樣是因為滿足了關聯條件，是一種2對2的情況。這里我們還是回到t_name表做主表的情況，用dt來關聯。可以預見，與2中相比，這次結果中會多一行20190907的，而b表相應的字段依然為空。

2和3中我們看到了一對多和多對多的情況，其實前者是后者的特例。我們只是很簡要的把兩個表關聯之后所有的字段都列出來了，但實際中可能需要做一些統計，聚合等。這里提醒大家在寫關聯條件之前，最好思考一下最終的結果是什么樣的，最終可能有幾行，會不會在計數的時候多統計，哪些行可能會存在空值，哪些字段可能會存在空值等。不要因為想當然而犯了錯誤。這里算是拋磚引玉，感興趣的同學可以看看這篇博客，進一步學習，

https://www.cnblogs.com/qdhxhz/p/10897315.html

二、left join 的執行原理

接下來我們進一步看一下連接條件寫在on里和寫在where里的區別。在這之前，我們可以看看left join的具體執行邏輯。我參考了網上以為大神的博客：

https://developer.aliyun.com/article/718897，總結如下

mysql采用嵌套循環的方式處理left join。

SELECT * FROM LT LEFT JOIN RT ON P1(LT,RT)) WHERE P2(LT,RT) 

其中P1是on過濾條件，缺失則認為是TRUE，P2是where過濾條件，缺失也認為是TRUE，該語句的執行邏輯可以描述為： 

FOR each row lt in LT {// 遍歷左表的每一行       BOOL b = FALSE;       FOR each row rt in RT such that P1(lt, rt) {// 遍歷右表每一行，找到滿足join條件的行         IF P2(lt, rt) {//滿足 where 過濾條件           t:=lt||rt;//合并行，輸出該行       }       b=TRUE;// lt在RT中有對應的行     }      IF (!b) { // 遍歷完RT，發現lt在RT中沒有有對應的行，則嘗試用null補一行      IF P2(lt,NULL) {// 補上null后滿足 where 過濾條件        t:=lt||NULL; // 輸出lt和null補上的行       }               }     }

如果代碼看不懂，直接看結論就好：

1. 鴻蒙官方戰略合作共建——HarmonyOS技術社區

2.   如果想對右表進行限制，則一定要在on條件中進行，若在where中進行則可能導致數據缺失，導致左表在右表中無匹配行的行在最終結果中不出現，違背了我們對left join的理解。因為對左表無右表匹配行的行而言，遍歷右表后b=FALSE,所以會嘗試用NULL補齊右表，但是此時我們的P2對右表行進行了限制，NULL若不滿足P2(NULL一般都不會滿足限制條件，除非IS NULL這種)，則不會加入最終的結果中，導致結果缺失。

     2.   如果沒有where條件，無論on條件對左表進行怎樣的限制，左表的每一行都至少會有一行的合成結果，對左表行而言，若右表若沒有對應的行，則右表遍歷結束后b=FALSE，會用一行NULL來生成數據，而這個數據是多余的。所以對左表進行過濾必須用where。

我們再來看看實例，返回來研究這段話可能更好理解一些。

1、只有1個on條件

這里可以直接看第一部分中的例子。最終會輸出以左表為準，右表匹配不上補null的結果，但可能會有多對多的情況。

2、有2個on條件

上圖是在關聯條件中增加了b.age=24之后的輸出結果。由于對b表進行了限制，滿足條件的只有一個，但是由于沒有where條件，因此依然要以左表為準，又因為是一對一，所以輸出還是左表的記錄數。更極端的，我們可以“清空”b表。

以上兩種情況，在b表中都沒有符合條件的結果，因此在以左表為準的基礎上，右邊的所有字段都為空。

3、有where的情況

將b.age=24寫到where里，發現結果中只有這一行，打破了“left join”以左表為主的限制。同樣再來看下后兩種情況寫到where里會發生什么：

沒錯，結果全部是為空的。因為where 在 on 后面執行，而on生成的結果里沒有滿足條件的記錄！

這里給出兩個結論：

  1、 on條件是在生成臨時表時使用的條件，它不管on中的條件是否為真，都會返回左邊表中的記錄。

  2、where條件是在臨時表生成好后，再對臨時表進行過濾的條件。這時已經沒有left join的含義（必須返回左邊表的記錄）了，條件不為真的就全部過濾掉。

4、有is null 或者有 is not null的情況

當條件寫在on中：

當條件寫在where 中：

直觀的我們理解，WHERE … IS NULL 子句將從匹配階段后的數據中過濾掉不滿足匹配條件的數據行。對于條件寫在on中的情況，又可以說，is null是否定匹配條件，is not null是肯定匹配條件。對于條件寫在where中的，其實相比之下更容易理解，要看已有的where條件產生的結果是什么。讀者可以從上面的例子中思考一下。

三、看兩個實際案例

經過上面的討論，我們來看兩個案例，進一步理解和思考一下left join 的用法。

1、案例1

這個案例來自于一篇網絡博客，前文有提到。鏈接：

https://developer.aliyun.com/article/718897

大家可以先思考一下怎么寫再到原文看答案。事實上，每個需求都很容易有兩種寫法，區別就在于條件是寫在where中還是寫在on中。判斷的原則就是我們需要保證結果中數據不缺失也不多余。需求1的條件需要寫在on中(保證結果不缺失)，需求2的條件需要寫在where中(保證結果不多余)。

2、案例2

假設現在有一個用戶活躍表t_active，記錄了每天活躍的uid和相應的活躍日期。現在想要看距離某一天日期差為0天，1天，2天，3天…活躍的用戶在當天還有多少活躍(也就是一個留存的概念)。期望得到的如下表所示：

對于表中數據，我們可以這樣理解。距離2019-09-29 0天(也就是2019-09-29)的活躍人數為100,2019-09-29當天活躍的還剩100，距離2019-09-29 1天(也就是2019-09-28)的活躍人數為80,2019-09-29當天還剩60。以此類推。

對于這個需求，我們可以使用left join進行自關聯，用之前活躍的天作為左表，最終期望計算的天作為右表，計算日期差，并進行左右表分別計數。初步的SQL如下：(數據是自己編的)

在往下看之前請確認你理解了需求目標，并先思考下，以上的寫法有問題嗎？能否得到上面期望的結果？

原始數據和這段SQL運行的結果如下：

運行結果中出現了dt和datediff為null的情況，你能想象的到這是為什么嗎？而且當dt不為null的時候，最后兩列的數據是相同的，顯然和我們的預期不符。這是什么原因呢？我們來逐步看一下。

首先，我們使用left join 的方式應該是沒有問題的，我們先看看不加任何計算的，select * 的結果是啥。

可以看到，這相當于是前文提到的不加where 條件的一對一關聯，結果會以左表為準，關聯不上的用null補齊。值得注意的是，關聯不上的日期是null值，而null值在參與datediff的計算時，結果會是null。到這里你是不是明白一點了。由于null值參與計算，導致最終datediff 有null值，并且計數的時候，由于null值存在，最終用日期差作為維度的時候，導致左表和右表的數量是一樣的。如下面代碼所示：

從上面的結果我們可以推演出最開始的SQL運行結果。例如，datediff=5的時候，共兩條記錄，左表右表的count(distinct uid)都為2。datediff為null的時候，左表結果為7，右表為0，其他的以此類推，和前面的結果是一樣的。這樣我們就知道了，沒有達到預期的根源在于存在空的日期。那么怎么解決這個問題呢，顯然就是把空日期填補上就可以了。可以使用case when 當右表日期關聯不上的時候，用相應日期補足。代碼如下：

可以看到最終得到了想要的結果，以最后一行為例，它表示，距離2019-09-29 5天的那天(也就是2019-09-24)活躍的人數有5個，那些人在2019-09-29仍然活躍的有2人，你可以看一下明細數據核對一下。其余的以此類推。我們使用case when 把日期寫死了，這個是建立在我們知道是哪天的基礎上的。實際中可能是一個變量，但一定也是一個固定的值，需要具體情況具體分析。

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