0 索引

JOIN语句的执行顺序
INNER/LEFT/RIGHT/FULL JOIN的区别
ON和WHERE的区别

1 概述

一个完整的SQL语句中会被拆分成多个子句，子句的执行过程中会产生虚拟表(vt)，但是结果只返回最后一张虚拟表。从这个思路出发，我们试着理解一下JOIN查询的执行过程并解答一些常见的问题。

如果之前对不同JOIN的执行结果没有概念，可以结合这篇文章： https://www.codeproject.com/Articles/33052/Visual-Representation-of-SQL-Joins 往下看。

2 JOIN的执行顺序

以下是JOIN查询的通用结构：

SELECT <row_list> 
  FROM <left_table> 
    <inner|left|right> JOIN <right_table> 
      ON <join condition> 
        WHERE <where_condition>

它的执行顺序如下(SQL语句里第一个被执行的总是FROM子句)：

FROM:对左右两张表执行笛卡尔积，产生第一张表vt1。行数为n*m（n为左表的行数，m为右表的行数
ON:根据ON的条件逐行筛选vt1，将结果插入vt2中
JOIN:添加外部行，如果指定了LEFT JOIN( LEFT OUTER JOIN)，则先遍历一遍左表的每一行，其中不在vt2的行会被插入到vt2，该行的剩余字段将被填充为NULL，形成vt3；如果指定了 RIGHT JOIN也是同理。但如果指定的是INNER JOIN，则不会添加外部行，上述插入过程被忽略，vt2=vt3（所以 INNER JOIN的过滤条件放在ON或 WHERE里执行结果是没有区别的，下文会细说）
WHERE:对vt3进行条件过滤，满足条件的行被输出到vt4
SELECT:取出vt4的指定字段到vt5

下面用一个例子介绍一下上述联表的过程（这个例子不是个好的实践，只是为了说明join语法）。

3 举例

创建一个用户信息表：

CREATE TABLE `user_info` (
  `userid` int(11) NOT NULL,
  `name` varchar(255) NOT NULL,
  UNIQUE `userid` (`userid`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4

再创建一个用户余额表：

CREATE TABLE `user_account` (
  `userid` int(11) NOT NULL,
  `money` bigint(20) NOT NULL,
 UNIQUE `userid` (`userid`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4

随便导入一些数据：

select * from user_info;
+--------+------+
| userid | name |
+--------+------+
|   1001 | x    |
|   1002 | y    |
|   1003 | z    |
|   1004 | a    |
|   1005 | b    |
|   1006 | c    |
|   1007 | d    |
|   1008 | e    |
+--------+------+
8 rows in set (0.00 sec)
select * from user_account;
+--------+-------+
| userid | money |
+--------+-------+
|   1001 |    22 |
|   1002 |    30 |
|   1003 |     8 |
|   1009 |    11 |
+--------+-------+
4 rows in set (0.00 sec)

一共8个用户有用户名，4个用户的账户有余额。

取出userid为1003的用户姓名和余额，SQL如下：

SELECT i.name, a.money 
  FROM user_info as i 
    LEFT JOIN user_account as a 
      ON i.userid = a.userid 
        WHERE a.userid = 1003;

第一步：执行FROM子句对两张表进行笛卡尔积操作

笛卡尔积操作后会返回两张表中所有行的组合，左表userinfo有8行，右表useraccount有4行，生成的虚拟表vt1就是8*4=32行：

SELECT * FROM user_info as i LEFT JOIN user_account as a ON 1;
+--------+------+--------+-------+
| userid | name | userid | money |
+--------+------+--------+-------+
|   1001 | x    |   1001 |    22 |
|   1002 | y    |   1001 |    22 |
|   1003 | z    |   1001 |    22 |
|   1004 | a    |   1001 |    22 |
|   1005 | b    |   1001 |    22 |
|   1006 | c    |   1001 |    22 |
|   1007 | d    |   1001 |    22 |
|   1008 | e    |   1001 |    22 |
|   1001 | x    |   1002 |    30 |
|   1002 | y    |   1002 |    30 |
|   1003 | z    |   1002 |    30 |
|   1004 | a    |   1002 |    30 |
|   1005 | b    |   1002 |    30 |
|   1006 | c    |   1002 |    30 |
|   1007 | d    |   1002 |    30 |
|   1008 | e    |   1002 |    30 |
|   1001 | x    |   1003 |     8 |
|   1002 | y    |   1003 |     8 |
|   1003 | z    |   1003 |     8 |
|   1004 | a    |   1003 |     8 |
|   1005 | b    |   1003 |     8 |
|   1006 | c    |   1003 |     8 |
|   1007 | d    |   1003 |     8 |
|   1008 | e    |   1003 |     8 |
|   1001 | x    |   1009 |    11 |
|   1002 | y    |   1009 |    11 |
|   1003 | z    |   1009 |    11 |
|   1004 | a    |   1009 |    11 |
|   1005 | b    |   1009 |    11 |
|   1006 | c    |   1009 |    11 |
|   1007 | d    |   1009 |    11 |
|   1008 | e    |   1009 |    11 |
+--------+------+--------+-------+
32 rows in set (0.00 sec)

第二步：执行ON子句过滤掉不满足条件的行

ON i.userid = a.userid 过滤之后vt2如下：

+--------+------+--------+-------+
| userid | name | userid | money |
+--------+------+--------+-------+
|   1001 | x    |   1001 |    22 |
|   1002 | y    |   1002 |    30 |
|   1003 | z    |   1003 |     8 |
+--------+------+--------+-------+

第三步：JOIN 添加外部行

LEFT JOIN会将左表未出现在vt2的行插入进vt2，每一行的剩余字段将被填充为NULL，RIGHT JOIN同理。

本例中用的是LEFT JOIN，所以会将左表user_info剩下的行都添上生成表vt3：

+--------+------+--------+-------+
| userid | name | userid | money |
+--------+------+--------+-------+
|   1001 | x    |   1001 |    22 |
|   1002 | y    |   1002 |    30 |
|   1003 | z    |   1003 |     8 |
|   1004 | a    |   NULL |  NULL |
|   1005 | b    |   NULL |  NULL |
|   1006 | c    |   NULL |  NULL |
|   1007 | d    |   NULL |  NULL |
|   1008 | e    |   NULL |  NULL |
+--------+------+--------+-------+

第四步：WHERE条件过滤

WHERE a.userid = 1003 生成表vt4：

+--------+------+--------+-------+
| userid | name | userid | money |
+--------+------+--------+-------+
|   1003 | z    |   1003 |     8 |
+--------+------+--------+-------+

第五步：SELECT

SELECT i.name, a.money 生成vt5：

+------+-------+
| name | money |
+------+-------+
| z    |     8 |
+------+-------+

虚拟表vt5作为最终结果返回给客户端。

介绍完联表的过程之后，我们看看常用JOIN的区别。

4 INNER/LEFT/RIGHT/FULL JOIN的区别

INNER JOIN...ON...: 返回左右表互相匹配的所有行（因为只执行上文的第二步ON过滤，不执行第三步添加外部行）
LEFT JOIN...ON...: 返回左表的所有行，若某些行在右表里没有相对应的匹配行，则将右表的列在新表中置为NULL
RIGHT JOIN...ON...: 返回右表的所有行，若某些行在左表里没有相对应的匹配行，则将左表的列在新表中置为NULL

INNER JOIN

拿上文的第三步添加外部行来举例，若LEFT JOIN替换成INNER JOIN，则会跳过这一步，生成的表vt3与vt2一模一样：

                        
                            
                                +--------+------+--------+-------+
                                    
                                    
                                
                            
                            
                                |
                                     userid | name 
                                        | userid |
                                             money |
                                                
                                                
                                
                            
                            
                                +--------+------+--------+-------+
                                    
                                    
                                
                            
                            
                                |
                                       1001 
                                        | x    |
                                               1001 
                                                |    22
                                                     |
                                                        
                                                        
                                
                            
                            
                                |
                                       1002 
                                        | y    |
                                               1002 
                                                |    30
                                                     |
                                                        
                                                        
                                
                            
                            
                                |
                                       1003 
                                        | z    |
                                               1003 
                                                |     8
                                                     |
                                                        
                                                        
                                
                            
                            
                                +--------+------+--------+-------+

RIGHT JOIN

若LEFT JOIN替换成RIGHT JOIN，则生成的表vt3如下：

+--------+------+--------+-------+
| userid | name | userid | money |
+--------+------+--------+-------+
|   1001 | x    |   1001 |    22 |
|   1002 | y    |   1002 |    30 |
|   1003 | z    |   1003 |     8 |
|   NULL | NULL |   1009 |    11 |
+--------+------+--------+-------+

因为useraccount（右表）里存在userid=1009这一行，而userinfo（左表）里却找不到这一行的记录，所以会在第三步插入以下一行：

|   NULL | NULL |   1009 |    11 |

FULL JOIN

上文引用的文章中提到了标准SQL定义的FULL JOIN，这在mysql里是不支持的，不过我们可以通过LEFT JOIN + UNION + RIGHT JOIN 来实现 FULL JOIN：

SELECT * 
  FROM user_info as i 
    RIGHT JOIN user_account as a 
      ON a.userid=i.userid
union 
SELECT * 
  FROM user_info as i 
    LEFT JOIN user_account as a 
      ON a.userid=i.userid;

他会返回如下结果：

+--------+------+--------+-------+
| userid | name | userid | money |
+--------+------+--------+-------+
|   1001 | x    |   1001 |    22 |
|   1002 | y    |   1002 |    30 |
|   1003 | z    |   1003 |     8 |
|   NULL | NULL |   1009 |    11 |
|   1004 | a    |   NULL |  NULL |
|   1005 | b    |   NULL |  NULL |
|   1006 | c    |   NULL |  NULL |
|   1007 | d    |   NULL |  NULL |
|   1008 | e    |   NULL |  NULL |
+--------+------+--------+-------+

ps：其实我们从语义上就能看出LEFT JOIN和RIGHT JOIN没什么差别，两者的结果差异取决于左右表的放置顺序，以下内容摘自mysql官方文档：

RIGHT JOIN works analogously to LEFT JOIN. To keep code portable across databases, it is recommended that you use LEFT JOIN instead of RIGHT JOIN.

所以当你纠结使用LEFT JOIN还是RIGHT JOIN时，尽可能只使用LEFT JOIN吧。

5 ON和WHERE的区别

上文把JOIN的执行顺序了解清楚之后，ON和WHERE的区别也就很好理解了。

举例说明：

SELECT * 
  FROM user_info as i
    LEFT JOIN user_account as a
      ON i.userid = a.userid and i.userid = 1003;

SELECT * 
  FROM user_info as i
    LEFT JOIN user_account as a
      ON i.userid = a.userid where i.userid = 1003;

第一种情况LEFT JOIN在执行完第二步ON子句后，筛选出满足i.userid = a.userid and i.userid = 1003的行，生成表vt2，然后执行第三步JOIN子句，将外部行添加进虚拟表生成vt3即最终结果：

                                
                                    
                                        vt2
                                            :
                                                
                                                
                                                
                                        
                                    
                                    
                                        +--------+------+--------+-------+
                                            
                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                             userid | name 
                                                | userid |
                                                     money |
                                                        
                                                        
                                        
                                    
                                    
                                        +--------+------+--------+-------+
                                            
                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                               1003 
                                                | z    |
                                                       1003 
                                                        |     8 
                                                            |
                                                                
                                                                
                                                                
                                        
                                    
                                    
                                        +--------+------+--------+-------+
                                            
                                            
                                        
                                    
                                    
                                        vt3
                                            :
                                                
                                                
                                                
                                        
                                    
                                    
                                        +--------+------+--------+-------+
                                            
                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                             userid | name 
                                                | userid |
                                                     money |
                                                        
                                                        
                                        
                                    
                                    
                                        +--------+------+--------+-------+
                                            
                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                               1001 
                                                | x    |
                                                       NULL |  NULL 
                                                        |
                                                            
                                                            
                                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                               1002 
                                                | y    |
                                                       NULL |  NULL 
                                                        |
                                                            
                                                            
                                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                               1003 
                                                | z    |
                                                       1003 
                                                        |     8 
                                                            |
                                                                
                                                                
                                                                
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                               1004 
                                                | a    |
                                                       NULL |  NULL 
                                                        |
                                                            
                                                            
                                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                               1005 
                                                | b    |
                                                       NULL |  NULL 
                                                        |
                                                            
                                                            
                                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                               1006 
                                                | c    |
                                                       NULL |  NULL 
                                                        |
                                                            
                                                            
                                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                               1007 
                                                | d    |
                                                       NULL |  NULL 
                                                        |
                                                            
                                                            
                                                            
                                        
                                    
                                    
                                        |
                                               1008 
                                                | e    |
                                                       NULL |  NULL 
                                                        |
                                                            
                                                            
                                                            
                                        
                                    
                                    
                                        +--------+------+--------+-------+

而第二种情况LEFT JOIN在执行完第二步ON子句后，筛选出满足i.userid = a.userid的行，生成表vt2；再执行第三步JOIN子句添加外部行生成表vt3；然后执行第四步WHERE子句，再对vt3表进行过滤生成vt4，得的最终结果：

                                    
                                        
                                            vt2
                                                :
                                                    
                                                    
                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            +--------+------+--------+-------+
                                                
                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                 userid | name 
                                                    | userid |
                                                         money |
                                                            
                                                            
                                            
                                        
                                        
                                            +--------+------+--------+-------+
                                                
                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1001 
                                                    | x    |
                                                           1001 
                                                            |    22 
                                                                |
                                                                    
                                                                    
                                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1002 
                                                    | y    |
                                                           1002 
                                                            |    30 
                                                                |
                                                                    
                                                                    
                                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1003 
                                                    | z    |
                                                           1003 
                                                            |     8 
                                                                |
                                                                    
                                                                    
                                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            +--------+------+--------+-------+
                                                
                                                
                                            
                                        
                                        
                                            vt3
                                                :
                                                    
                                                    
                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            +--------+------+--------+-------+
                                                
                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                 userid | name 
                                                    | userid |
                                                         money |
                                                            
                                                            
                                            
                                        
                                        
                                            +--------+------+--------+-------+
                                                
                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1001 
                                                    | x    |
                                                           1001 
                                                            |    22 
                                                                |
                                                                    
                                                                    
                                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1002 
                                                    | y    |
                                                           1002 
                                                            |    30 
                                                                |
                                                                    
                                                                    
                                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1003 
                                                    | z    |
                                                           1003 
                                                            |     8 
                                                                |
                                                                    
                                                                    
                                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1004 
                                                    | a    |
                                                           NULL |  NULL 
                                                            |
                                                                
                                                                
                                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1005 
                                                    | b    |
                                                           NULL |  NULL 
                                                            |
                                                                
                                                                
                                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1006 
                                                    | c    |
                                                           NULL |  NULL 
                                                            |
                                                                
                                                                
                                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1007 
                                                    | d    |
                                                           NULL |  NULL 
                                                            |
                                                                
                                                                
                                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1008 
                                                    | e    |
                                                           NULL |  NULL 
                                                            |
                                                                
                                                                
                                                                
                                            
                                        
                                        
                                            +--------+------+--------+-------+
                                                
                                                
                                            
                                        
                                        
                                            vt4
                                                :
                                                    
                                                    
                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            +--------+------+--------+-------+
                                                
                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                 userid | name 
                                                    | userid |
                                                         money |
                                                            
                                                            
                                            
                                        
                                        
                                            +--------+------+--------+-------+
                                                
                                                
                                            
                                        
                                        
                                            |
                                                   1003 
                                                    | z    |
                                                           1003 
                                                            |     8 
                                                                |
                                                                    
                                                                    
                                                                    
                                            
                                        
                                        
                                            +--------+------+--------+-------+

如果将上例的LEFT JOIN替换成INNER JOIN，不论将条件过滤放到ON还是 WHERE里，结果都是一样的，因为INNER JOIN不会执行第三步添加外部行。

SELECT * 
  FROM user_info as i
    INNER JOIN user_account as a
      ON i.userid = a.userid and i.userid = 1003;

SELECT * 
  FROM user_info as i
    INNER JOIN user_account as a
      ON i.userid = a.userid where i.userid = 1003;

返回结果都是：

+--------+------+--------+-------+
| userid | name | userid | money |
+--------+------+--------+-------+
|   1003 | z    |   1003 |     8 |
+--------+------+--------+-------+

参考资料

《MySQL技术内幕：SQL编程》
SQL Joins - W3Schools
sql - What is the difference between “INNER JOIN” and “OUTER JOIN”?
MySQL :: MySQL 8.0 Reference Manual :: 13.2.10.2 JOIN Syntax
Visual Representation of SQL Joins
Join (SQL) - Wikipedia

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