数据库连接

数据库连接（JOIN）详解

一、连接类型总览

下图展示了主要的连接类型及其关系：

graph TD A[JOIN连接类型] --> B[内连接 INNER JOIN] A --> C[外连接 OUTER JOIN] A --> D[交叉连接 CROSS JOIN] A --> E[自连接 SELF JOIN] C --> F[左外连接 LEFT JOIN] C --> G[右外连接 RIGHT JOIN] C --> H[全外连接 FULL JOIN] F --> I[返回左表所有记录
+ 匹配的右表记录] G --> J[返回右表所有记录
+ 匹配的左表记录] H --> K[返回左右表所有记录
未匹配的显示NULL] B --> L[只返回两个表
匹配的记录] style I fill:#e1f5e1 style J fill:#e1f5e1 style K fill:#e1f5e1 style L fill:#e1f5e1

二、连接类型详解（附图示）

1. 内连接 (INNER JOIN)

定义 ：只返回两个表中匹配的行。

图示：

表A        表B
┌───┐     ┌───┐
│ 1 │     │ 1 │
│ 2 │     │ 3 │
│ 3 │     │ 4 │
└───┘     └───┘

INNER JOIN 结果：
┌───┬───┐
│ A │ B │
├───┼───┤
│ 1 │ 1 │
│ 3 │ 3 │
└───┴───┘

SQL语法：

-- 标准写法
SELECT *
FROM 表A
INNER JOIN 表B ON 表A.id = 表B.a_id;

-- 简写（不推荐）
SELECT *
FROM 表A, 表B
WHERE 表A.id = 表B.a_id;

实际示例：

-- 学生表和成绩表
SELECT s.student_id, s.name, g.course, g.score
FROM students s
INNER JOIN grades g ON s.student_id = g.student_id;

2. 左外连接 (LEFT JOIN / LEFT OUTER JOIN)

定义 ：返回左表所有行 + 匹配的右表行。右表无匹配则显示NULL。

图示：

表A（主）    表B
┌───┐       ┌───┐
│ 1 │       │ 1 │
│ 2 │       │ 3 │
│ 3 │       │ 4 │
└───┘       └───┘

LEFT JOIN 结果：
┌───┬──────┐
│ A │ B    │
├───┼──────┤
│ 1 │ 1    │
│ 2 │ NULL │  ← 表A的2在表B中无匹配
│ 3 │ 3    │
└───┴──────┘

SQL语法：

SELECT *
FROM 表A
LEFT JOIN 表B ON 表A.id = 表B.a_id;

实际示例：

-- 所有学生（包括没成绩的）及其成绩
SELECT s.student_id, s.name, g.course, g.score
FROM students s
LEFT JOIN grades g ON s.student_id = g.student_id;

-- 只查没有成绩的学生
SELECT s.student_id, s.name
FROM students s
LEFT JOIN grades g ON s.student_id = g.student_id
WHERE g.student_id IS NULL;

3. 右外连接 (RIGHT JOIN / RIGHT OUTER JOIN)

定义 ：返回右表所有行 + 匹配的左表行。左表无匹配则显示NULL。

图示：

表A        表B（主）
┌───┐       ┌───┐
│ 1 │       │ 1 │
│ 2 │       │ 3 │
│ 3 │       │ 4 │
└───┘       └───┘

RIGHT JOIN 结果：
┌──────┬───┐
│ A    │ B │
├──────┼───┤
│ 1    │ 1 │
│ 3    │ 3 │
│ NULL │ 4 │  ← 表B的4在表A中无匹配
└──────┴───┘

SQL语法：

SELECT *
FROM 表A
RIGHT JOIN 表B ON 表A.id = 表B.a_id;

实际示例：

-- 所有课程（包括没有学生选的）及其学生
SELECT c.course_id, c.course_name, s.name
FROM students s
RIGHT JOIN courses c ON s.course_id = c.course_id;

4. 全外连接 (FULL JOIN / FULL OUTER JOIN)

定义 ：返回两个表的所有行。匹配的显示数据，不匹配的显示NULL。

图示：

表A        表B
┌───┐       ┌───┐
│ 1 │       │ 1 │
│ 2 │       │ 3 │
│ 3 │       │ 4 │
└───┘       └───┘

FULL JOIN 结果：
┌──────┬──────┐
│ A    │ B    │
├──────┼──────┤
│ 1    │ 1    │
│ 2    │ NULL │  ← 只在表A中存在
│ 3    │ 3    │
│ NULL │ 4    │  ← 只在表B中存在
└──────┴──────┘

SQL语法：

-- MySQL不支持FULL JOIN，需用UNION模拟
SELECT *
FROM 表A
LEFT JOIN 表B ON 表A.id = 表B.a_id
UNION
SELECT *
FROM 表A
RIGHT JOIN 表B ON 表A.id = 表B.a_id
WHERE 表A.id IS NULL;

-- PostgreSQL、SQL Server等支持
SELECT *
FROM 表A
FULL OUTER JOIN 表B ON 表A.id = 表B.a_id;

5. 交叉连接 (CROSS JOIN)

定义 ：返回两个表的笛卡尔积（所有可能的组合）。

图示：

表A        表B
┌───┐       ┌───┐
│ 1 │       │ A │
│ 2 │       │ B │
└───┘       └───┘

CROSS JOIN 结果：
┌───┬───┐
│ A │ B │
├───┼───┤
│ 1 │ A │
│ 1 │ B │
│ 2 │ A │
│ 2 │ B │  ← 2×2=4行
└───┴───┘

SQL语法：

-- 显式写法
SELECT *
FROM 表A
CROSS JOIN 表B;

-- 隐式写法
SELECT *
FROM 表A, 表B;

实际示例：

-- 生成所有日期和产品的组合
SELECT d.date, p.product_name
FROM dates d
CROSS JOIN products p;

6. 自连接 (SELF JOIN)

定义：表与自身连接，用于查询层级关系。

实际示例：

-- 员工表（每个员工有经理）
CREATE TABLE employees (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    manager_id INT
);

-- 查询员工及其经理
SELECT e.name AS employee, m.name AS manager
FROM employees e
LEFT JOIN employees m ON e.manager_id = m.id;

-- 结果示例：
-- employee  | manager
-- ----------|---------
-- 张三      | 李四
-- 王五      | 李四
-- 李四      | NULL

三、连接条件详解

1. ON vs USING

-- ON：指定连接条件
SELECT *
FROM orders o
JOIN customers c ON o.customer_id = c.customer_id;

-- USING：当列名相同时可简写（仅某些数据库支持）
SELECT *
FROM orders
JOIN customers USING (customer_id);

2. 多条件连接

-- 多个连接条件
SELECT *
FROM table1 t1
JOIN table2 t2 ON t1.id = t2.id 
    AND t1.date = t2.date
    AND t1.status = 'active';

3. 连接多个表

SELECT 
    s.name AS student,
    c.course_name,
    g.score,
    t.name AS teacher
FROM students s
JOIN grades g ON s.student_id = g.student_id
JOIN courses c ON g.course_id = c.course_id
LEFT JOIN teachers t ON c.teacher_id = t.teacher_id;

四、性能优化与最佳实践

1. 连接顺序优化

-- 小表在前，大表在后（某些优化器会自动优化）
SELECT *
FROM small_table s  -- 假设100行
JOIN large_table l  -- 假设1,000,000行
ON s.id = l.s_id;

2. 使用索引

-- 在连接列上创建索引
CREATE INDEX idx_student_id ON grades(student_id);
CREATE INDEX idx_course_id ON grades(course_id);

-- 查询时会使用索引加速
EXPLAIN SELECT *
FROM students s
JOIN grades g ON s.student_id = g.student_id;

3. **避免SELECT ***

-- 不好的写法
SELECT *
FROM table1
JOIN table2 ON ...

-- 好的写法：只选择需要的列
SELECT 
    t1.id,
    t1.name,
    t2.category,
    t2.price
FROM table1 t1
JOIN table2 t2 ON t1.id = t2.t1_id;

4. 处理NULL值

-- 使用COALESCE处理NULL
SELECT 
    s.name,
    COALESCE(g.score, 0) AS score,  -- 如果NULL显示为0
    CASE 
        WHEN g.score IS NULL THEN '缺考'
        WHEN g.score >= 60 THEN '及格'
        ELSE '不及格'
    END AS status
FROM students s
LEFT JOIN grades g ON s.student_id = g.student_id;

五、不同数据库的差异

连接类型	MySQL	PostgreSQL	SQL Server	Oracle
INNER JOIN	✓	✓	✓	✓
LEFT JOIN	✓	✓	✓	✓
RIGHT JOIN	✓	✓	✓	✓
FULL JOIN	✗（需模拟）	✓	✓	✓
CROSS JOIN	✓	✓	✓	✓
NATURAL JOIN	✓	✓	✓	✓

六、实用示例集合

示例1：电商系统查询

-- 查询所有订单详情（包括未发货的）
SELECT 
    o.order_id,
    o.order_date,
    c.customer_name,
    p.product_name,
    oi.quantity,
    oi.price,
    s.status_name
FROM orders o
LEFT JOIN customers c ON o.customer_id = c.customer_id
LEFT JOIN order_items oi ON o.order_id = oi.order_id
LEFT JOIN products p ON oi.product_id = p.product_id
LEFT JOIN shipping_status s ON o.shipping_id = s.status_id;

示例2：社交网络好友关系

-- 查询用户A的所有好友（双向关系）
SELECT 
    u.name AS user_name,
    f.name AS friend_name,
    r.relationship_type
FROM users u
JOIN friendships fs ON u.user_id = fs.user1_id
JOIN users f ON fs.user2_id = f.user_id
LEFT JOIN relationship_types r ON fs.relationship_id = r.type_id
WHERE u.user_id = 1

UNION

SELECT 
    u.name AS user_name,
    f.name AS friend_name,
    r.relationship_type
FROM users u
JOIN friendships fs ON u.user_id = fs.user2_id
JOIN users f ON fs.user1_id = f.user_id
LEFT JOIN relationship_types r ON fs.relationship_id = r.type_id
WHERE u.user_id = 1;

七、调试技巧

1. 逐步构建复杂连接

-- 第一步：先测试一个连接
SELECT COUNT(*) FROM table1 t1
JOIN table2 t2 ON t1.id = t2.t1_id;

-- 第二步：添加更多连接
SELECT COUNT(*) FROM table1 t1
JOIN table2 t2 ON t1.id = t2.t1_id
JOIN table3 t3 ON t2.id = t3.t2_id;

-- 第三步：添加WHERE条件和选择列

2. 使用EXPLAIN分析

-- 查看查询执行计划
EXPLAIN 
SELECT *
FROM students s
JOIN grades g ON s.student_id = g.student_id;

总结

1. INNER JOIN：要交集数据时使用
2. LEFT JOIN：要左表全部+右表匹配时使用
3. RIGHT JOIN：要右表全部+左表匹配时使用（可转换为LEFT JOIN）
4. FULL JOIN：要两个表所有数据时使用
5. CROSS JOIN：要所有组合时使用（谨慎使用）
6. 自连接：处理层级关系时使用

记忆口诀：

• LEFT JOIN：左表是老大，全部都要有
• RIGHT JOIN：右表是老大，全部都要有
• INNER JOIN：只认共同的朋友
• FULL JOIN：大家都是朋友，有没有共同点都行