探讨 T-SQL 的 EXISTS、EXCEPT、INTERSECT 算符

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The EXISTS Operator

EXISTS 可称之为运算符，有些书称它为关键词。 EXISTS 和 IN 关键词很类似，但仍有些不同，EXISTS 使用时不会返回数据，而是返回简单的 TRUE / FALSE。如下示例 [1]，即使子查询返回 NULL，用 EXISTS 也会得到 TRUE：

USE AdventureWorks2008 ;
GO

SELECT DepartmentID, Name 
FROM HumanResources.Department 
WHERE  EXISTS ( SELECT  NULL)

 

EXISTS 和 IN 在很多情况下可查到相同的结果 [1]，两个关键词的用途有些类似，因此网络上常有些 EXISTS 和 IN 谁效率较好的讨论串 [2]，此处不再赘述。 以下我们改探讨 EXISTS 和 JOIN 的比较，下方是书上的两个示例 [7]，两者的执行结果相同，第一个示例是 EXISTS 搭配「嵌套查询 (nested query)」，第二个示例语法看起来较简洁，是传统大家习惯用的 join 写法：

SELECT  e.BusinessEntityID,  FirstName,  LastName
FROM  HumanResources.Employee  e
JOIN  Person.Person  pp
ON  e.BusinessEntityID  = pp.BusinessEntityID
WHERE   EXISTS 
  ( SELECT   BusinessEntityID
   FROM   HumanResources.JobCandidate  jc
   WHERE   e.BusinessEntityID  =  jc.BusinessEntityID);

上方示例、下方示例，执行结果皆为：
EmployeeID　　FirstName　　LastName
-----------　　------------　　-------------
　　212　　　　　Peng　　　　 Wu
　　274　　　　　Stephen　　 Jiang

 

(2 row(s) affected) 

SELECT  e.BusinessEntityID,  FirstName,  LastName
FROM  HumanResources.Employee  e
JOIN  Person.Person  pp
ON  e.BusinessEntityID  = pp.BusinessEntityID
JOIN   HumanResources.JobCandidate  jc
ON   e.BusinessEntityID  =  jc.BusinessEntityID;

 

两个示例虽然结果相同，但 EXISTS 的性能会较好 (书上说的) [7]。 当我们使用 EXISTS 关键词时，SQL Server 不会用 full row-by-row join，而是在记录当中搜寻，当它找到第一个符合条件的记录时，就会立即停止后续搜寻的动作，并标示为 TRUE，表示不需要再往下找了；反观 inner join 则不会有此种标示的动作。

此外，NOT EXISTS 也有此种标示的功能。当 NOT EXISTS 找到符合条件的数据时，同样也会标示，但标示为 FALSE，表示不需要再往下找了。

除了此一性能差别外，EXISTS 和 join-based 在查询时，各方面并无二致。

Using EXISTS in Other Ways

有时您会看到有些人执行 CREATE 前，会加一些古怪的语句，如下：

IF  EXISTS ( SELECT  *  FROM sysobjects  WHERE id  = 
  object_id(N ' [Sales].[SalesOrderHeader] ')  AND  OBJECTPROPERTY(id,N ' IsUserTable ')  =  1)
DROP  TABLE  [ Sales ]. [ SalesOrderHeader ]
GO

CREATE  TABLE  [ Sales ]. [ SalesOrderHeader ] (
...
...

 

他们使用 sys.objects、sys.databases，或 INFORMATION_SCHEMA 检视 (view)，目的都一样，想在执行 CREATE 前先看看某个对象是否已存在。 但同样是用 EXISTS 做事先的判断，我有更好的写法，请参考以下创建数据库的示例：

USE master
GO

IF  NOT  EXISTS ( SELECT  ' True '  FROM sys.databases  WHERE name  =  ' DBCreateTest ')
BEGIN
   CREATE  DATABASE DBCreateTest
END
ELSE
BEGIN
   PRINT  ' 此数据库已经存在。跳过了 CREATE DATABASE 语句 '
END
GO

 

 第一次执行此语句时，若没有 DBCreateTest 数据库，则创建它；第二次执行时，由于该数据库已存在，因此会印出自定义的提示信息。 因此，仅用一点小技巧，可避免掉不必要的 DROP 动作被执行，这会让您公司的产品在被安装时更有效率。

EXISTS 是很方便的关键词，有时可让查询语句执行得更有效率，有时则可简化 SQL 语句。
 

The INTERSECT and EXCEPT Operators

 接下来介绍的 INTERSECT 和 EXCEPT 关键词，在 SQL Server 和其他厂牌数据库多半都支持。 INTERSECT 和 EXCEPT 在处理两个 result set 时，和 UNION 关键词很类似。 在 MSDN、TechNet 上虽然有对这两个关键词作解释 [3], [6]，但半机器的翻译有些不易理解，建议参考下列取自书上的图文示例 [7]，可让人一目了然：

• UNION： 将多个「结果集 (result set)」的「行 (row)」合并，作为单个结果集返回，并移除重复的行。若有重复的行，只留下一个。
• UNION ALL： 将多个「结果集 (result set)」所有的行合并，不论是否有重复的行。
• EXCEPT： 提取只在 EXCEPT 左侧存在，但右侧不存在的行，参考下图 1。用更口语化的说法：「只给我 A 里才有，但 B 里没有的行」。
• INTERSECT： 只提取两个结果集里，都存在的行。 INTERSECT 很类似 inner join，但 INTERSECT 并不会对特定的「列 (column)」去做处理。

由于上述关键词，不会对特定的「列」去做处理，因此在使用上必须符合某些原则 [3]，例如：所有查询中的列数和列的顺序必须相同、数据类型必须兼容。


图 1　UNION 中若有重复的行，会被移除，只留下一个

 

在看本文最后的完整比较示例前，我们先了解 EXCEPT 和 INTERSECT 的基本语法。

EXCEPT

EXCEPT 用法如下，简单易懂：

<table or tabular result>
EXCEPT
<table or tabular result with same number of columns and type as top query>

 

同样的查询需求，我们改用 NOT EXISTS 的写法，也能得到和 EXCEPT 写法相同的结果，用法如下 [1], [7]。 本文最后会有完整的示例。

<base query >
WHERE  NOT  EXISTS
  ( SELECT  1
     FROM  < table  or result  with same  number  of columns  and type  as  top query >
     WHERE  <base query first  column >  =  <comparison  table first  column >  [ , ... ])

 

INTERSECT

至于 INTERSECT 的语法也一样简单易懂，用法和 EXCEPT、UNION 也都类似，如下：

<table or tabular result>
INTERSECT
<table or tabular result with same number of columns and type as top query>

同样的查询需求，我们改用 EXISTS 的写法，也能得到和 INTERSECT 写法相同的结果，用法如下 [1], [7]。 本文最后会有完整的示例。

<base query >
WHERE  EXISTS
  ( SELECT  1
     FROM  < table  or result  with same  number  of columns  and type  as  top query >
     WHERE  <base query first  column >  =  <comparison  table first  column >  [ , ... ])

 

 此外，INTERSECT 和 EXCEPT 可同时混搭使用，但 INTERSECT 运算符会优先于 EXCEPT [6]：

SELECT  *  FROM TableA 
EXCEPT 
SELECT  *  FROM TableB 
INTERSECT 
SELECT  *  FROM TableC

Comparing EXCEPT and INTERSECT with Their EXISTS and NOT EXISTS Equivalents

 以下的示例，我们将演示本帖前述的所有内容，先看 EXCEPT、INTERSECT 的示例，再看与他们俩对等的 NOT EXISTS、EXISTS 写法示例 (不同写法，但会返回相同的结果集)。

完整示例

 1  --  Create our test tables and populate them with a few relevant rows
 2  CREATE  TABLE UnionTest1
 3 (
 4   idcol  int  IDENTITY,
 5   col2  char( 3),
 6 );
 7 
 8  CREATE  TABLE UnionTest2
 9 (
10   idcol  int  IDENTITY,
11   col4  char( 3),
12 );
13 
14  INSERT  INTO UnionTest1  VALUES ( ' AAA '),( ' BBB '),( ' CCC ');
15  INSERT  INTO UnionTest2  VALUES ( ' CCC '),( ' DDD '),( ' EEE ');
16 
17 
18  PRINT  ' 测试 1, Source and content of both tables: ';
19 
20  SELECT  1  AS SourceTable, col2  AS Value  FROM UnionTest1
21  UNION  ALL
22  SELECT  2, col4  FROM UnionTest2;
23 
24 
25  PRINT  ' 测试 2, Results with classic UNION ';
26 
27  SELECT col2  FROM UnionTest1
28  UNION
29  SELECT col4  FROM UnionTest2;
30 
31 
32  PRINT  ' 测试 3-1, Results with EXCEPT ';
33 
34  SELECT col2  FROM UnionTest1
35  EXCEPT
36  SELECT col4  FROM UnionTest2;
37 
38 
39  PRINT  ' 测试 3-2, Equivilent of EXCEPT but using NOT EXISTS ';
40 
41  SELECT col2  FROM UnionTest1 ut1
42  WHERE  NOT  EXISTS
43  ( SELECT col4  FROM UnionTest2  WHERE col4  = ut1.col2);
44 
45 
46  PRINT  ' 测试 4-1, Results with INTERSECT ';
47 
48  SELECT col2  FROM UnionTest1
49  INTERSECT
50  SELECT col4  FROM UnionTest2;
51 
52 
53  PRINT  ' 测试 4-2, Equivilent of INTERSECT but using EXISTS ';
54 
55  SELECT col2  FROM UnionTest1 ut1
56  WHERE  EXISTS
57  ( SELECT col4  FROM UnionTest2  WHERE col4  = ut1.col2);
58  
59 
60  PRINT  ' 测试 5, INTERSECT 运算符优先于 EXCEPT ';
61  SELECT col2  FROM UnionTest1
62  EXCEPT
63  SELECT col2  FROM UnionTest1
64  INTERSECT
65  SELECT col4  FROM UnionTest2;
66 
67 
68  --  Clean up after ourselves
69  DROP  TABLE UnionTest1;
70  DROP  TABLE UnionTest2;

 

执行结果：

测试 1 结果

测试 2 结果

测试 3-1、3-2 结果

测试 4-1、4-2 结果

测试 5 结果

如您所见，测试 3-1、3-2 的结果相同，测试 4-1、4-2 的结果也相同，但 SQL Server 的「评估的执行计划」很不同，且 EXCEPT / INTERSECT 的「查询开销」会比 NOT EXISTS / EXISTS 大很多，如同上例中，测试 3-1 比 3-2 的性能差，测试 4-1 比 4-2 性能差。而且经我测试 (书籍作者 [7])，大多数的情形，用 EXISTS 的写法，性能都比 EXCEPT / INTERSECT 要好。

虽然如此，但我们不该完全舍弃 EXCEPT / INTERSECT 的使用，因为他们的语法简洁、容易阅读。因此在您的 SQL 语句中，除非两种写法的性能差距很大，不然我仍建议使用 EXCEPT / INTERSECT 写法，以便项目后续的维护。若论 EXISTS 和 EXCEPT / INTERSECT 哪一种写法较好，则属见仁见智的问题，端视您的数据量、执行环境、实测两种写法的效率差距，来决定要用哪一种写法。