MySQL高级查询技巧：分组、聚合、子查询与分页【MySQL系列】

本文将深入探讨 MySQL 高级查询技巧 ，重点讲解 GROUP BY、HAVING、各种聚合函数、子查询以及分页查询（LIMIT 语法）的使用。文章内容涵盖实际应用中最常见的报表需求和分页实现技巧，适合有一定 SQL 基础的开发者进一步提升技能。

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一、前置知识回顾

在进入高级部分之前，我们先简要回顾一些 SQL 查询的基本组成部分，便于后续内容的理解：

SELECT [字段列表]
FROM [表名]
WHERE [条件]
GROUP BY [分组字段]
HAVING [聚合条件]
ORDER BY [排序字段]
LIMIT [偏移量, 行数]

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二、GROUP BY 分组查询

2.1 基本语法

GROUP BY 用于将查询结果按某个或某些字段进行分组。配合聚合函数（如 COUNT()、SUM()、AVG() 等）使用，可以实现对每个分组的统计。

示例：统计每个部门的员工数量

SELECT department_id, COUNT(*) AS employee_count
FROM employees
GROUP BY department_id;

2.2 多字段分组

示例：统计每个部门中每个职位的员工数量

SELECT department_id, job_id, COUNT(*) AS employee_count
FROM employees
GROUP BY department_id, job_id;

多字段分组适用于需要"交叉"维度分析的场景，比如不同区域+不同产品的销售统计。

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三、聚合函数详解

聚合函数用于对一组数据进行计算，常用于 GROUP BY 分组后。

函数	说明
COUNT()	统计数量
SUM()	求和
AVG()	平均值
MAX()	最大值
MIN()	最小值
GROUP_CONCAT()	将组内字段连接为字符串

3.1 COUNT()

SELECT department_id, COUNT(*) AS total_employees
FROM employees
GROUP BY department_id;

3.2 SUM()

SELECT department_id, SUM(salary) AS total_salary
FROM employees
GROUP BY department_id;

3.3 GROUP_CONCAT()

SELECT department_id, GROUP_CONCAT(first_name) AS employee_names
FROM employees
GROUP BY department_id;

GROUP_CONCAT() 在报表中经常用于"拼接多个名称为一列"，如列出参与某个项目的所有人名。

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四、HAVING：对分组后的结果进行过滤

4.1 区别 WHERE 与 HAVING

• WHERE 是对 原始数据 进行筛选
• HAVING 是对 分组后的结果 进行筛选

4.2 示例：只显示员工数大于5的部门

SELECT department_id, COUNT(*) AS employee_count
FROM employees
GROUP BY department_id
HAVING COUNT(*) > 5;

4.3 使用别名

虽然在 SELECT 中定义了别名 employee_count，但在 HAVING 中引用聚合函数更安全。

HAVING COUNT(*) > 5 -- 推荐
-- HAVING employee_count > 5 -- 有些版本不支持

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五、子查询的多种用法

子查询是指嵌套在主查询内部的 SELECT 查询。可以出现在 SELECT、FROM、WHERE 等多个位置。

5.1 SELECT 中的子查询

示例：查询每位员工的平均工资差值

SELECT employee_id, salary,
       salary - (SELECT AVG(salary) FROM employees) AS diff_from_avg
FROM employees;

5.2 WHERE 中的子查询

示例：查询工资高于公司平均值的员工

SELECT *
FROM employees
WHERE salary > (SELECT AVG(salary) FROM employees);

5.3 FROM 中的子查询（内联视图）

用于将子查询临时当作一个"表"来使用。

SELECT department_id, avg_salary
FROM (
    SELECT department_id, AVG(salary) AS avg_salary
    FROM employees
    GROUP BY department_id
) AS dept_avg
WHERE avg_salary > 10000;

5.4 IN/NOT IN 子查询

示例：查找至少有一位员工的部门

SELECT department_id, department_name
FROM departments
WHERE department_id IN (
    SELECT DISTINCT department_id FROM employees
);

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六、分页查询（LIMIT）详解

在构建分页接口或展示数据列表时，LIMIT 是非常关键的 SQL 工具。

6.1 LIMIT 基本用法

SELECT * FROM employees
LIMIT 10; -- 取前10条

6.2 LIMIT + OFFSET 用法

SELECT * FROM employees
LIMIT 10 OFFSET 20; -- 从第21条开始，取10条

等价写法：

SELECT * FROM employees
LIMIT 20, 10;

6.3 用于分页接口的实现

-- page = 3, pageSize = 10
SELECT * FROM employees
ORDER BY hire_date DESC
LIMIT 20, 10;

分页核心逻辑：LIMIT (page - 1) * pageSize, pageSize

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七、常见报表需求实践

以下为结合 GROUP BY、聚合函数、子查询与分页的常见报表查询场景。

7.1 部门月度工资支出报表

SELECT department_id, 
       DATE_FORMAT(hire_date, '%Y-%m') AS month,
       SUM(salary) AS total_salary
FROM employees
GROUP BY department_id, month
ORDER BY department_id, month;

7.2 Top N 查询（工资最高的前3名员工）

SELECT employee_id, first_name, salary
FROM employees
ORDER BY salary DESC
LIMIT 3;

7.3 每个部门工资最高的员工（相关子查询）

SELECT *
FROM employees e
WHERE salary = (
    SELECT MAX(salary)
    FROM employees
    WHERE department_id = e.department_id
);

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八、分页优化技巧

分页性能在大数据量下成为瓶颈，以下是常见优化方法。

8.1 使用覆盖索引加速分页

-- 仅查询主键或索引字段
SELECT employee_id
FROM employees
ORDER BY hire_date DESC
LIMIT 100000, 10;

8.2 延迟关联分页

-- 第一步：查主键
SELECT employee_id
FROM employees
ORDER BY hire_date DESC
LIMIT 100000, 10;

-- 第二步：再查详情
SELECT * 
FROM employees
WHERE employee_id IN (...);

8.3 使用 ID 游标分页（适合不断增长的主键）

-- 假设上次最后一条ID是 120
SELECT * FROM employees
WHERE employee_id > 120
ORDER BY employee_id
LIMIT 10;

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九、总结

技巧	应用场景
GROUP BY	数据分组统计、分类汇总
聚合函数	报表、指标计算（如总数、平均值等）
HAVING	分组结果过滤
子查询	复杂条件过滤、嵌套数据分析
LIMIT	分页列表、Top N 取值
分页优化	大数据分页响应慢时的优化方案

实战建议：

1. 分组前过滤用 WHERE，分组后过滤用 HAVING
2. 复杂统计尽量使用子查询或视图，保持主查询简洁
3. 分页查询在大数据场景下需优化 LIMIT 的性能
4. GROUP_CONCAT 适合小量数据展示，不宜用于大表

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本项目适用于后台管理系统、电商用户中心、SaaS 用户模块等场景，特别适合开发者进行实战演练与面试准备。

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一、项目背景与需求概述

我们将构建一个基础版的用户管理系统，具备以下业务功能：

• 用户注册与登录
• 用户角色与权限分配
• 日志记录与用户状态追踪
• 多条件用户查询与分页

涉及的核心业务对象包括：用户、角色、权限、日志等。

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二、数据库建模与表结构设计

2.1 实体关系图（ER图）简要说明

• 一位用户可以拥有多个角色（多对多）
• 一个角色可以拥有多个权限（多对多）
• 用户与登录日志是一对多关系

2.2 用户表（users）

CREATE TABLE users (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  username VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE,
  password VARCHAR(100) NOT NULL,
  email VARCHAR(100),
  status TINYINT DEFAULT 1 COMMENT '0:禁用, 1:启用',
  created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

2.3 角色表（roles）

CREATE TABLE roles (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  name VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE,
  description VARCHAR(255)
);

2.4 权限表（permissions）

CREATE TABLE permissions (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  name VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE,
  code VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE COMMENT '用于权限标识，如 user:view'
);

2.5 用户-角色关联表（user_role）

CREATE TABLE user_role (
  user_id INT,
  role_id INT,
  PRIMARY KEY (user_id, role_id),
  FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id),
  FOREIGN KEY (role_id) REFERENCES roles(id)
);

2.6 角色-权限关联表（role_permission）

CREATE TABLE role_permission (
  role_id INT,
  permission_id INT,
  PRIMARY KEY (role_id, permission_id),
  FOREIGN KEY (role_id) REFERENCES roles(id),
  FOREIGN KEY (permission_id) REFERENCES permissions(id)
);

2.7 登录日志表（login_logs）

CREATE TABLE login_logs (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  user_id INT,
  ip_address VARCHAR(45),
  login_time DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
);

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三、数据初始化脚本

3.1 插入初始角色与权限

INSERT INTO roles(name, description) VALUES ('admin', '系统管理员'), ('user', '普通用户');

INSERT INTO permissions(name, code) VALUES
('查看用户', 'user:view'),
('新增用户', 'user:create'),
('删除用户', 'user:delete');

-- 分配权限给角色
INSERT INTO role_permission(role_id, permission_id) VALUES
(1, 1), (1, 2), (1, 3), -- admin 拥有全部权限
(2, 1);                 -- user 仅能查看用户

3.2 插入测试用户

INSERT INTO users(username, password, email) VALUES
('alice', 'hashed_pwd1', '[email protected]'),
('bob', 'hashed_pwd2', '[email protected]');

-- 分配角色
INSERT INTO user_role(user_id, role_id) VALUES
(1, 1), -- alice 为管理员
(2, 2); -- bob 为普通用户

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四、典型查询场景实现

4.1 查询所有启用用户及其角色

SELECT u.id, u.username, r.name AS role
FROM users u
JOIN user_role ur ON u.id = ur.user_id
JOIN roles r ON ur.role_id = r.id
WHERE u.status = 1;

4.2 查询某用户拥有的所有权限

SELECT p.name, p.code
FROM users u
JOIN user_role ur ON u.id = ur.user_id
JOIN role_permission rp ON ur.role_id = rp.role_id
JOIN permissions p ON rp.permission_id = p.id
WHERE u.username = 'alice';

4.3 查询最近7天登录日志

SELECT u.username, l.ip_address, l.login_time
FROM login_logs l
JOIN users u ON l.user_id = u.id
WHERE l.login_time >= NOW() - INTERVAL 7 DAY
ORDER BY l.login_time DESC;

4.4 用户分页查询（带关键字搜索）

SELECT *
FROM users
WHERE username LIKE '%bob%'
ORDER BY created_at DESC
LIMIT 0, 10;

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五、事务控制与一致性保障

在角色授权或用户注册等业务流程中，可以使用事务来确保数据完整性。

5.1 注册用户 + 分配默认角色（事务）

START TRANSACTION;

INSERT INTO users(username, password, email) VALUES('charlie', 'hashed_pwd3', '[email protected]');
SET @uid = LAST_INSERT_ID();
INSERT INTO user_role(user_id, role_id) VALUES(@uid, 2); -- 默认赋普通角色

COMMIT;

5.2 授权失败时回滚

START TRANSACTION;

-- 假设某权限不存在导致失败
INSERT INTO role_permission(role_id, permission_id) VALUES(1, 999);

-- 失败时回滚
ROLLBACK;

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六、索引优化与执行分析

6.1 建议加索引字段

• users.username：用于登录验证、搜索
• login_logs.user_id：日志查询
• user_role.user_id / role_permission.role_id：JOIN 优化

CREATE INDEX idx_username ON users(username);
CREATE INDEX idx_user_log ON login_logs(user_id);

6.2 执行计划分析

EXPLAIN SELECT u.username, r.name FROM users u JOIN user_role ur ON u.id = ur.user_id JOIN roles r ON ur.role_id = r.id;

可查看索引是否使用、JOIN 类型、Rows 扫描数量等。

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