Понимание джойнов сломано. Это точно не пересечение кругов, честно

в 18:48, , рубрики: postgresql, sql, джойны, Программирование, Разработка веб-сайтов

Так получилось, что я провожу довольно много собеседований на должность веб-программиста. Один из обязательных и банальнейших вопросов, который я задаю — это чем отличается INNER JOIN от LEFT JOIN.

Чаще всего ответ примерно такой: "inner join — это как бы пересечение множеств, т.е. остается только то, что есть в обеих таблицах, а left join — это когда левая таблица остается без изменений, а от правой добавляется пересечение множеств. Для всех остальных строк добавляется null". Еще, бывает, рисуют пересекающиеся круги.

Я так устал от этих ответов с пересечениями множеств и кругов, что даже перестал поправлять людей.

Дело в том, что этот ответ в общем случае неверен. Ну или, как минимум, не точен.

Давайте рассмотрим почему, и заодно затронем еще парочку тонкостей join-ов.

Во-первых, таблица — это вообще не множество. По математическому определению, во множестве все элементы уникальны, не повторяются, а в таблицах в общем случае это вообще-то не так. Вторая беда, что термин "пересечение" только путает.

INNER JOIN

Давайте сразу пример.

Итак, создадим две одинаковых таблицы с одной колонкой id, в каждой из этих таблиц пусть будет по две строки со значением 1 и еще что-нибудь.

INSERT INTO table1
(id)
VALUES
(1),
(1)
(3);

INSERT INTO table2
(id)
VALUES
(1),
(1),
(2);

Давайте, их, что ли, поджойним

SELECT *
FROM table1
   INNER JOIN table2
      ON table1.id = table2.id;

Если бы это было "пересечение множеств", или хотя бы "пересечение таблиц", то мы бы увидели две строки с единицами.

Понимание джойнов сломано. Это точно не пересечение кругов, честно - 1

На практике ответ будет такой:

| id  | id  |
| --- | --- |
| 1   | 1   |
| 1   | 1   |
| 1   | 1   |
| 1   | 1   |

Понимание джойнов сломано. Это точно не пересечение кругов, честно - 2

Но как??

Для начала рассмотрим, что такое CROSS JOIN. Вдруг, кто-то не в курсе.

CROSS JOIN — это просто все возможные комбинации соединения строк двух таблиц. Например, есть две таблицы, в одной из них 3 строки, в другой — 2:

select * from t1;

 id 
----
  1
  2
  3

select * from t2;

 id 
----
  4
  5

Тогда CROSS JOIN будет порождать 6 строк.

select * 
from t1
   cross join t2; 

 id | id 
----+----
  1 |  4
  1 |  5
  2 |  4
  2 |  5
  3 |  4
  3 |  5

Так вот, вернемся к нашим баранам.
Конструкция

t1 INNER JOIN t2 ON condition

— это, можно сказать, всего лишь синтаксический сахар к

t1 CROSS JOIN t2  WHERE condition

Т.е. по сути INNER JOIN — это все комбинации соединений строк с неким фильтром condition. В общем-то, можно это представлять по разному, кому как удобнее, но точно не как пересечение каких-то там кругов.

Небольшой disclaimer: хотя inner join логически эквивалентен cross join с фильтром, это не значит, что база будет делать именно так, в тупую: генерить все комбинации и фильтровать. На самом деле там более интересные алгоритмы.

LEFT JOIN

Если вы считаете, что левая таблица всегда остается неизменной, а к ней присоединяется или значение из правой таблицы или null, то это в общем случае не так, а именно в случае когда есть повторы данных.

Опять же, создадим две таблицы:

insert into t1 
(id)
values
(1),
(1),
(3);

insert into t2
(id)
values
(1),
(1),
(4),
(5);

Теперь сделаем LEFT JOIN:

SELECT * 
FROM t1
   LEFT JOIN t2 
       ON t1.id = t2.id;

Результат будет содержать 5 строк, а не по количеству строк в левой таблице, как думают очень многие.

| id  | id  |
| --- | --- |
| 1   | 1   |
| 1   | 1   |
| 1   | 1   |
| 1   | 1   |
| 3   |     |

Так что, LEFT JOIN — это тоже самое что и INNER JOIN (т.е. все комбинации соединений строк, отфильтрованных по какому-то условию), и плюс еще записи из левой таблицы, для которых в правой по этому фильтру ничего не совпало.

LEFT JOIN можно переформулировать так:

SELECT * 
FROM t1 
   CROSS JOIN t2
   WHERE t1.id = t2.id

UNION ALL

SELECT t1.id, null
   FROM t1
   WHERE NOT EXISTS (
        SELECT
        FROM t2
        WHERE t2.id = t1.id
   )

Сложноватое объяснение, но что поделать, зато оно правдивее, чем круги с пересечениями и т.д.

Условие ON

Удивительно, но по моим ощущениям 99% разработчиков считают, что в условии ON должен быть id из одной таблицы и id из второй. На самом деле там любое булево выражение.

Например, есть таблица со статистикой юзеров users_stats, и таблица с ip адресами городов.
Тогда к стате можно прибавить город

SELECT s.id, c.city 
FROM users_stats AS s
    JOIN cities_ip_ranges AS c
        ON c.ip_range && s.ip

где && — оператор пересечения (см. расширение посгреса ip4r)

Если в условии ON поставить true, то это будет полный аналог CROSS JOIN

"table1 JOIN table2 ON true"  == "table1 CROSS JOIN table2"

Производительность

Есть люди, которые боятся join-ов как огня. Потому что "они тормозят". Знаю таких, где есть полный запрет join-ов по проекту. Т.е. люди скачивают две-три таблицы себе в код и джойнят вручную в каком-нибудь php.

Это, прямо скажем, странно.

Если джойнов немного, и правильно сделаны индексы, то всё будет работать быстро. Проблемы будут возникать скорее всего лишь тогда, когда у вас таблиц будет с десяток в одном запросе. Дело в том, что планировщику нужно определить, в какой последовательности осуществлять джойны, как выгоднее это сделать.

Сложность этой задачи O(n!), где n — количество объединяемых таблиц. Поэтому для большого количества таблиц, потратив некоторое время на поиски оптимальной последовательности, планировщик прекращает эти поиски и делает такой план, какой успел придумать. В этом случае иногда бывает выгодно вынести часть запроса в подзапрос CTE; например, если вы точно знаете, что поджнойнив две таблицы мы получим очень мало записей, и остальные джойны будут стоить копейки.

Кстати, Еще маленький совет по производительности. Если нужно просто найти элементы в таблице, которых нет в другой таблице, то лучше использовать не 'LEFT JOIN… WHERE… IS NULL', а конструкцию EXISTS. Это и читабельнее, и быстрее.

Выводы

Как мне кажется, не стоит использовать диаграммы Венна для объяснения джойнов. Также, похоже, нужно избегать термина "пересечение".
Как объяснить на картинке джойны корректно, я, честно говоря, не представляю. Если вы знаете — расскажите, плиз, и киньте в коменты. А мы обсудим это в одном из ближайших выпусков подкаста "Цинковый прод".

Автор: varanio

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js