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在SQL Server 中為什么不建議使用 Not In 子查詢

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在SQL Server中,子查詢可以分為相關(guān)子查詢和無(wú)關(guān)子查詢,對(duì)于無(wú)關(guān)子查詢來(lái)說(shuō),Not In子句比較常見(jiàn),但Not In潛在會(huì)帶來(lái)下面兩種問(wèn)題:


  • 結(jié)果不準(zhǔn)確

  • 查詢性能低下



下面我們來(lái)看一下為什么盡量不使用Not In子句。



結(jié)果不準(zhǔn)確問(wèn)題


在SQL Server中,Null值并不是一個(gè)值,而是表示特定含義,其所表示的含義是“Unknow”,可以理解為未定義或者未知,因此任何與Null值進(jìn)行比對(duì)的二元操作符結(jié)果一定為Null,包括Null值本身。而在SQL Server中,Null值的含義轉(zhuǎn)換為Bool類型的結(jié)果為False。讓我們來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子,如圖1所示。


圖1.Null值與任何值進(jìn)行對(duì)比結(jié)果都為Null


SQL Server提供了“IS”操作符與Null值做對(duì)比,用于衡量某個(gè)值是否為Null。


那么Not In 的問(wèn)題在哪呢,如圖2所示。


圖2.Not In產(chǎn)生不準(zhǔn)確的值



在圖2中,條件3不屬于Not In后面列表的任意一個(gè),該查詢卻不返回任何值,與預(yù)期的結(jié)果不同,那么具體原因就是Not In子句對(duì)于Null值的處理,在SQL Server中,圖2中所示的Not In子句其實(shí)可以等價(jià)轉(zhuǎn)換為如圖3所示的查詢。


圖3.對(duì)于Not In子句來(lái)說(shuō),可以進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)換



在圖3中可以看到Not In可以轉(zhuǎn)換為條件對(duì)于每個(gè)值進(jìn)行不等比對(duì),并用邏輯與連接起來(lái),而前面提到過(guò)Null值與任意其他值做比較時(shí),結(jié)果永遠(yuǎn)為Null,在Where條件中也就是False,因此3<>null就會(huì)導(dǎo)致不返回任何行,導(dǎo)致Not In子句產(chǎn)生的結(jié)果在意料之外。


因此,Not In子句如果來(lái)自于某個(gè)表或者列表很長(zhǎng),其中大量值中即使存在一個(gè)Null值,也會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果不會(huì)返回任何數(shù)據(jù)。


解決辦法?


解決辦法就是不使用Not In,而使用Not Exists作為替代。Exists的操作符不會(huì)返回Null,只會(huì)根據(jù)子查詢中的每一行決定返回True或者False,當(dāng)遇到Null值時(shí),只會(huì)返回False,而不會(huì)由某個(gè)Null值導(dǎo)致整個(gè)子查詢表達(dá)式為Null。對(duì)于圖2中所示的查詢,我們可以改寫為子查詢,如圖4所示。


圖4.Not Exists可以正確返回結(jié)果



Not In導(dǎo)致的查詢性能低下


前面我們可以看出,Not In的主要問(wèn)題是由于對(duì)Null值的處理問(wèn)題所導(dǎo)致,那么對(duì)Null值的處理究竟為什么會(huì)導(dǎo)致性能問(wèn)題?讓我們來(lái)看圖5的示例。圖5中,我們使用了Adventurework示例數(shù)據(jù)庫(kù),并為了演示目的將SalesOrderDetail表的ProductId的定義由Not Null改為Null,此時(shí)我們進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的Not In查詢。如圖5所示。


圖5.Not In的執(zhí)行計(jì)劃



在圖5中,我們看到一個(gè)Row Count Spool操作符,該操作符用于確認(rèn)ProductId列中是否有Null值(過(guò)程是對(duì)比總行數(shù)和非Null行數(shù),不想等則為有Null值,雖然我們知道該列中沒(méi)有Null值,但由于列定義是允許Null的,因此SQL Server必須進(jìn)行額外的確認(rèn)),而該操作符占用了接近一半的查詢成本。因此我們對(duì)比Not Exists,如圖6所示。


圖6.Not In Vs Not Exists



由圖6可以看出,Not In的執(zhí)行成本幾乎是Not Exists的3倍,僅僅是由于SQL Server需要確認(rèn)允許Null列中是否存在Null。根據(jù)圖3中Not In的等價(jià)形式,我們完全可以將Not In轉(zhuǎn)換為等價(jià)的Not Exist形式,如圖7所示。


圖7.Not In轉(zhuǎn)換為Not Exists


我們來(lái)對(duì)比圖7和其等價(jià)Not In查詢的成本,如圖8所示。


圖8.成本上完全等價(jià)



因此我們可以看到Not In需要額外的步驟處理Null值,上述情況是僅僅在SalesOrderDetail表中的ProductId列定義為允許Null,如果我們將SalesOrderHeader的SalesOrderID列也定義為允許Null時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)SQL Server還需要額外的成本確認(rèn)該列上是否有Null值。如圖9所示。


圖9.SQL Server通過(guò)加入Left Anti Semi Join操作符解決列允許Null的問(wèn)題



此時(shí)Not In對(duì)應(yīng)的等價(jià)Not Exist形式變?yōu)槿绱a清單1所示。


SELECT  *
FROM    Sales.SalesOrderHeader a
WHERE   NOT EXISTS ( SELECT *
                     FROM   Sales.SalesOrderDetail b
                     WHERE  a.SalesOrderID = b.ProductID )
        AND NOT EXISTS ( ( SELECT   *
                           FROM     Sales.SalesOrderDetail b
                           WHERE    b.ProductID IS NULL
                         ) )
        AND NOT EXISTS ( SELECT 1
                         FROM   ( SELECT    *
                                  FROM      Sales.SalesOrderHeader
                                ) AS c
                         WHERE  c.SalesOrderID IS NULL )

代碼清單1.當(dāng)連接列兩列定義都允許Null時(shí),Not In等價(jià)的Not Exists形式



小結(jié)


本文闡述了Not In 的實(shí)現(xiàn)原理以及所帶來(lái)的數(shù)據(jù)不一致和性能問(wèn)題,在寫查詢時(shí),盡量避免使用Not In,而轉(zhuǎn)換為本文提供的Not Exists等價(jià)形式,將會(huì)減少很多麻煩。




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