MySQL里面的子查询的基本使用

一、子查询定义

　　定义：

　　子查询允许把一个查询嵌套在另一个查询当中。

　　子查询，又叫内部查询，相对于内部查询，包含内部查询的就称为外部查询。

　　子查询可以包含普通select可以包括的任何子句，比如：distinct、 group by、order by、limit、join和union等；但是对应的外部查询必须是以下语句之一：select、insert、update、delete、set或者do。

　　子查询的位置：select 中、from 后、where 中.group by 和order by 中无实用意义。

二、子查询分类

子查询分为如下几类：
　　　　1. 标量子查询：返回单一值的标量，最简单的形式。
　　　　2. 列子查询：返回的结果集是 n 行一列。
　　　　3. 行子查询：返回的结果集是一行 n 列。
　　　　4. 表子查询：返回的结果集是 n 行 n 列。

　　可以使用的操作符：= > < >= <= <> any in some all exists

　　一个子查询会返回一个标量（就一个值）、一个行、一个列或一个表，这些子查询称之为标量、行、列和表子查询。

　　如果子查询返回一个标量值（就一个值），那么外部查询就可以使用：=、>、<、>=、<=和<>符号进行比较判断；如果子查询返回的不是一个标量值，而外部查询使用了比较符和子查询的结果进行了比较，那么就会抛出异常。

1. 标量子查询：

是指子查询返回的是单一值的标量，如一个数字或一个字符串，也是子查询中最简单的返回形式。可以使用 = > < >= <= <> 这些操作符对子查询的标量结果进行比较，通常子查询的位置在比较式的右侧

示例：

select * from article where uid = (select uid from user where status=1 order by uid desc limit 1)
select * from t1 where column1 = (select max(column2) from t2)
select * from article as t where 2 = (select count(*) from article where article.uid = t.uid)

2. mysql 列子查询：

　　　　指子查询返回的结果集是 n 行一列，该结果通常来自对表的某个字段查询返回。
　　　　可以使用 = > < >= <= <> 这些操作符对子查询的标量结果进行比较，通常子查询的位置在比较式的右侧
　　　　可以使用 in、any、some 和 all 操作符，不能直接使用 = > < >= <= <> 这些比较标量结果的操作符。
　　　　示例：

 select * from article where uid in(select uid from user where status=1)
select s1 from table1 where s1 > any (select s2 from table2)
select s1 from table1 where s1 > all (select s2 from table2)

not in 是 <> all 的别名，二者相同。

特殊情况

如果 table2 为空表，则 all 后的结果为 true；
如果子查询返回如 (0,null,1) 这种尽管 s1 比返回结果都大，但有空行的结果，则 all 后的结果为 unknown 。

注意：对于 table2 空表的情况，下面的语句均返回 null：

select s1 from table1 where s1 > (select s2 from table2)
select s1 from table1 where s1 > all (select max(s1) from table2)

3. mysql 行子查询：

指子查询返回的结果集是一行 n 列，该子查询的结果通常是对表的某行数据进行查询而返回的结果集。

例子：

select * from table1 where (1,2) = (select column1, column2 from table2)
注：(1,2) 等同于 row(1,2)
select * from article where (title,content,uid) = (select title,content,uid from blog where bid=2)

4. mysql 表子查询：

指子查询返回的结果集是 n 行 n 列的一个表数据。

例子：

select * from article where (title,content,uid) in (select title,content,uid from blog)

三、字查询例举

1. any进行子查询

　　any关键词的意思是“对于子查询返回的列中的任何一个数值，如果比较结果为true，就返回true”。

　　好比“10 >any(11, 20, 2, 30)”，由于10>2，所以，该该判断会返回true；只要10与集合中的任意一个进行比较，得到true时，就会返回true。　

select table1.customer_id,city,count(order_id)
from table1join table2
on table1.customer_id=table2.customer_id
where table1.customer_id<>'tx' and table1.customer_id<>'9you'
group by customer_id
having count(order_id) >
any (
select count(order_id)
from table2
where customer_id='tx' or customer_id='9you'
group by customer_id);

　　any的意思比较好明白，直译就是任意一个，只要条件满足任意的一个，就返回true。

2. 使用in进行子查询

　　使用in进行子查询，这个我们在日常写sql的时候是经常遇到的。in的意思就是指定的一个值是否在这个集合中，如何在就返回true；否则就返回false了。

　　in是“=any”的别名，在使用“=any”的地方，我们都可以使用“in”来进行替换。

　　有了in，肯定就有了not in；not in并不是和<>any是同样的意思，not in和<>all是一个意思。

3. 使用some进行子查询

　　some是any的别名，用的比较少。　　

4. 使用all进行子查询

　　all必须与比较操作符一起使用。all的意思是“对于子查询返回的列中的所有值，如果比较结果为true，则返回true”。

　　好比“10 >all(2, 4, 5, 1)”，由于10大于集合中的所有值，所以这条判断就返回true；而如果为“10 >all(20, 3, 2, 1, 4)”，这样的话，由于10小于20，所以该判断就会返回false。

　　<>all的同义词是not in，表示不等于集合中的所有值，这个很容易和<>any搞混，平时多留点心就好了。

5.标量子查询

　　根据子查询返回值的数量，将子查询可以分为标量子查询和多值子查询。在使用比较符进行子查询时，就要求必须是标量子查询；如果是多值子查询时，使用比较符，就会抛出异常。

6. 多值子查询

　　与标量子查询对应的就是多值子查询了，多值子查询会返回一列、一行或者一个表，它们组成一个集合。我们一般使用的any、in、all和some等词，将外部查询与子查询的结果进行判断。如果将any、in、all和some等词与标量子查询，就会得到空的结果。

7. 独立子查询

　　独立子查询是不依赖外部查询而运行的子查询。什么叫依赖外部查询？先看下面两个sql语句。

　　sql语句1：获得所有hangzhou顾客的订单号。　

select order_id
from table2
where customer_idin
          (select customer_id
          from table1
          where city='hangzhou');
 　　sql语句2：获得城市为hangzhou，并且存在订单的用户。
 
select *
from table1
where city='hangzhou' and exists
                (select *
                from table2
                where table1.customer_id=table2.customer_id);

　　上面的两条sql语句，虽然例子举的有点不是很恰当，但是足以说明这里的问题了。

　　　　对于sql语句1，我们将子查询单独复制出来，也是可以单独执行的，就是子查询与外部查询没有任何关系。

　　　　对于sql语句2，我们将子查询单独复制出来，就无法单独执行了，由于sql语句2的子查询依赖外部查询的某些字段，这就导致子查询就依赖外部查询，就产生了相关性。

　　对于子查询，很多时候都会考虑到效率的问题。当我们执行一个select语句时，可以加上explain关键字，用来查看查询类型，查询时使用的索引以及其它等等信息。比如这么用：

explainselect order_id
  from table2
  where customer_idin
            (select customer_id
            from table1
            where city='hangzhou');

　　使用独立子查询，如果子查询部分对集合的最大遍历次数为n，外部查询的最大遍历次数为m时，我们可以记为：o(m+n)。而如果使用相关子查询，它的遍历次数可能会达到o(m+m*n)。可以看到，效率就会成倍的下降；所以，大伙在使用子查询时，一定要考虑到子查询的相关性。

8.相关子查询

　　相关子查询是指引用了外部查询列的子查询，即子查询会对外部查询的每行进行一次计算。但是在mysql的内部，会进行动态优化，会随着情况的不同会有所不同。使用相关子查询是最容易出现性能的地方。而关于sql语句的优化，这又是一个非常大的话题了，只能通过实际的经验积累，才能更好的去理解如何进行优化。

9.exists谓词

　　exists是一个非常牛叉的谓词，它允许数据库高效地检查指定查询是否产生某些行。根据子查询是否返回行，该谓词返回true或false。与其它谓词和逻辑表达式不同的是，无论输入子查询是否返回行，exists都不会返回unknown，对于exists来说，unknown就是false。还是上面的语句，获得城市为hangzhou，并且存在订单的用户。

select *
from table1
where city='hangzhou' and exists
                (select *
                from table2
                where table1.customer_id=table2.customer_id);

　　关于in和exists的主要区别在于三值逻辑的判断上。exists总是返回true或false，而对于in，除了true、false值外，还有可能对null值返回unknown。但是在过滤器中，unknown的处理方式与false相同，因此使用in与使用exists一样，sql优化器会选择相同的执行计划。

　　说到了in和exists几乎是一样的，但是，就不得不说到not in和not exists，对于输入列表中包含null值时，not exists和not in之间的差异就表现的非常大了。输入列表包含null值时，in总是返回true和unknown，因此not in就会得到not true和not unknown，即false和unknown。

10. 派生表

　　上面也说到了，在子查询返回的值中，也可能返回一个表，如果将子查询返回的虚拟表再次作为from子句的输入时，这就子查询的虚拟表就成为了一个派生表。语法结构如下：

from (subquery expression) as derived_table_alias

　　由于派生表是完全的虚拟表，并没有也不可能被物理地具体化。

四、子查询优化

　　很多查询中需要使用子查询。使用子查询可以一次性的完成很多逻辑上需要多个步骤才能完成的sql操作，同时也可以避免事务或者表锁死。子查询可以使查询语句很灵活，但子查询的执行效率不高。

　　子查询时，mysql需要为内层查询语句的查询结果建立一个临时表。然后外层查询语句再临时表中查询记录。查询完毕后，mysql需要撤销这些临时表。因此，子查询的速度会受到一定的影响。如果查询的数据量比较大，这种影响就会随之增大。

　　在mysql中可以使用连接查询来替代子查询。连接查询不需要建立临时表，其速度比子查询要快。

使用连接(join)来代替子查询

如：　　

例子1：

select * from t1
where t1.a1 notin (select a2 from t2 )
优化后：
select * from t1
left join t2 on t1.a1=t2.a2
where t2.a2 is null

例子2：

select * from article where (title,content,uid) in (select title,content,uid from blog)
优化后：
select * from article
innerjoin blog
on (article.title=blog.title and article.content=blog.content and article.uid=blog.uid)

　　不能优化的子查询：
　　1、mysql不支持子查询合并和聚合函数子查询优化，mariadb对聚合函数子查询进行物化优化；
　　2、mysql不支持from子句子查询优化，mariadb对from子句子查询进行子查询上拉优化；
　　3、mysql和mariadb对子查询展开提供有限的支持，如对主键的操作才能进行上拉子查询优化；
　　4、mysql不支持exists子查询优化，mariadb对exists关联子查询进行半连接优化，对exists非关联子查询没有进一步进行优化；
　　5、mysql和mariadb不支持not exists子查询优化；
　　6、mysql和mariadb对in子查询，对满足半连接语义的查询进行半连接优化，再基于代价评估进行优化，两者对半连接的代价评估选择方式有差异；
　　7、mysql不支持not in子查询优化，mariadb对非关联not in子查询使用物化优化，对关联not in子查询不做优化；
　　8、mysql和mariadb对>all非关联子查询使用max函数，<all非关联子查询使用min函数，对=all和非关联子查询使用exists优化；
　　9、对>some和>any非关联子查询使用min函数，对<some和<any非关联子查询使用max函数，=any 和=some子查询使用半连接进行优化，对>some和>any关联子查询以及<some和<any关联子查询只有exists 优化。

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