1 DQL 原理

关联分类

业务中几乎所有关联运算都可以分成下面三种等值 JOIN。

1. 外键关联
表 A 的某个字段和表 B 的主键字段关联（所谓字段关联，就是前一节说过的在等值 JOIN 的过滤条件中要对应相等的字段）。A 表称为事实表，B 表称为维表。A 表中与 B 表主键关联的字段称为 A 指向 B 的外键，B 也称为 A 的外键表。
这里说的主键是指逻辑上的主键，也就是在表中取值唯一、可以用于唯一确定某条记录的字段，不一定是在数据库表上建立过的主键。
外键表是多对一的关系，且只有 JOIN 和 LEFT JOIN，而 FULL JOIN 非常罕见。
典型例子：商品交易表和商品信息表。
显然，外键关联是不对称的。事实表和维表的位置不能互换。

2. 同维表
表 A 的主键与表 B 的主键关联，A 和 B 互称为同维表。同维表是一对一的关系，JOIN、LEFT JOIN 和 FULL JOIN 的情况都会有，不过在大多数数据结构设计方案中，FULL JOIN 也相对少见。
典型例子：员工表和经理表。
同维表之间是对称的，两个表的地位相同。同维表还构成是等价关系，A 和 B 是同维表，B 和 C 是同维表，则 A 和 C 也是同维表。

3. 主子表
表 A 的主键与表 B 的部分主键关联，A 称为主表，B 称为子表。主子表是一对多的关系，只有 JOIN 和 LEFT JOIN，不会有 FULL JOIN。
典型例子：订单和订单明细。
主子表也是不对称的，有明确的方向。
在 SQL 的概念体系中并不区分外键表和主子表，多对一和一对多从 SQL 的观点看来只是关联方向不同，本质上是一回事。确实，订单也可以理解成订单明细的外键表。但是，在这里要把它们区分开，将来在简化语法和性能优化时将使用不同的手段。

这三种 JOIN 已经涵盖了绝大多数等值 JOIN 的情况，甚至可以说几乎全部有业务意义的等值 JOIN 都属于这三类，把等值 JOIN 限定在这三种情况之中，几乎不会减少其适应范围。而且所有关联都涉及主键，就可以利用关联都涉及主键这个特征来简化 JOIN 的代码书写。

DQL 实现原理

1. 外键属性化
先看个例子，设有如下两个表：

employee 员工表
    id 员工编号
    name 姓名
    nationality 国籍
    department 所属部门

department 部门表
    id 部门编号
    name 部门名称
    manager 部门经理

employee 表和 department 表的主键都是其中的 id 字段，employee 表的 department 字段是指向 department 表的外键，department 表的 manager 字段又是指向 employee 表的外键（因为经理也是个员工）。这是很常规的表结构设计。

现在想问一下：哪些美国籍员工有一个中国籍经理？
用 SQL 写出来是个三表 JOIN 的语句：

SELECT A.* 
FROM employee A
JOIN department B ON A.department=B.id
JOIN employee C ON B.manager=C.id
WHERE A.nationality='USA' AND C.nationality='CHN'

首先要 FROM employee 用于获取员工信息，然后这个 employee 表要和 department 做 JOIN 获取员工的部门信息，接着这个 department 表还要再和 employee 表 JOIN 要获取经理的信息，这样 employee 表需要两次参与 JOIN，在 SQL 语句中要为它起个别名加以区分，整个句子就显得比较复杂难懂。

如果把外键字段直接理解成它关联的维表记录，用 DQL 写出来是这样：

SELECT * FROM employee
WHERE nationality='USA' AND department.manager.nationality='CHN'

department.manager.nationality 部分表示当前员工的“所属部门的经理的国籍”。把外键字段理解成维表的记录后，维表的字段就相当于外键的属性了，department.manager 即是“所属部门的经理”，而这个字段在 department 表中仍然是个外键，那么它对应的维表记录字段可以继续理解为它的属性，也就会有 department.manager.nationality，即“所属部门的经理的国籍”。
这种对象式的理解方式称为外键属性化，显然比笛卡尔积过滤的理解方式要自然直观得多。外键表 JOIN 时并不会涉及到两个表的乘法，外键字段只是用于找到外键表中对应的那条记录，完全不会涉及到笛卡尔积这种有乘法特性的运算。
前面约定，外键关联时维表中关联键必须是主键，这样，事实表中每一条记录的外键字段关联的维表记录就是唯一的，也就是说 employee 表中每一条记录的 department 字段唯一关联一条 department 表中的记录，而 department 表中每一条记录的 manager 字段也唯一关联一条 employee 表中的记录。这就保证了对于 employee 表中的每一条记录，department.manager.nationality 都有唯一的取值，可以被明确定义。
但是，SQL 对 JOIN 的定义中并没有主键的约定，如果基于 SQL 的规则，就不能认定与事实表中外键关联的维表记录有唯一性，有可能发生与多条记录关联，对于 employee 表的记录来讲，department.manager.nationality 没有明确定义，就不能使用了。

事实上，这种对象式写法在高级语言（如 C，Java）中很常见，在这类语言中，数据就是按对象方式存储的。employee 表中的 department 字段取值根本就是一个对象，而不是编号。其实许多表的主键取值本身并没有业务意义，仅仅是为了区分记录，而外键字段也仅仅是为了找到维表中的相应记录，如果外键字段直接是对象，就不需要再通过编号来标识了。不过，SQL 不能支持这种存储机制，还要借助编号。
还要注意的是，说过外键关联是不对称的，即事实表和维表是不对等的，只能基于事实表去找维表字段，而不会有倒过来的情况。

2. 同维表等同化
同维表的情况相对简单，还是从例子开始，设有两个表：

employee 员工表
    id 员工编号
    name 姓名
    salary 工资
    ...
manager 经理表
    id 员工编号
    allowance 岗位津贴
    ....

两个表的主键都是 id，经理也是员工，两表共用同样的员工编号，经理会比普通员工多一些属性，另用一个经理表来保存。
现在要统计所有员工（包括经理）的总收入（加上津贴）。
用 SQL 写出来还是会用到 JOIN：

SELECT employee.id, employee.name, employy.salary+manager.allowance
FROM employee
LEFT JOIN manager ON employee.id=manager.id

而对于两个一对一的表，其实可以简单地把它们看成一个表，DQL 写出来：

SELECT id,name,salary+allowance
FROM employee

类似地，根据的约定，同维表 JOIN 时两个表都是按主键关联的，相应记录是唯一对应的，salary+allowance 对 employee 表中每条记录都是唯一可计算的，不会出现歧义。这种简化方式称为同维表等同化。
同维表之间的关系是对等的，从任何一个表都可以引用到其它同维表的字段。

3. 子表集合化
订单及订单明细是典型的主子表：

Orders 订单表
    id 订单编号
    customer 客户
    date 日期
    ...
OrderDetail 订单明细
    id 订单编号
    no 序号
    product 订购产品
    price 价格
    ...

Orders 表的主键是 id，OrderDetail 表中的主键是 (id,no)，前者的主键是后者的一部分。
现在想计算每张订单的总金额。
用 SQL 写出来会是这样：

SELECT Orders.id, Orders.customer, SUM(OrderDetail.price)
FROM Orders
JOIN OrderDetail ON Orders.id=OrderDetail.id
GROUP BY Orders.id, Orders.customer

要完成这个运算，不仅要用到 JOIN，还需要做一次 GROUP BY，否则选出来的记录数太多。
如果把子表中与主表相关的记录看成主表的一个字段，那么这个问题也可以不再使用 JOIN 以及 GROUP BY，DQL 写法：

SELECT id, customer, OrderDetail.SUM(price)
FROM Orders

与普通字段不同，OrderDetail 被看成 Orders 表的字段时，其取值将是一个集合，因为两个表是一对多的关系。所以要在这里使用聚合运算把集合值计算成单值。DQL 这种简化方式称为子表集合化。

DQL 运行原理

有了这三种手段，DQL 就把将多表关联转换成了单表查询，消除了关联。再将 DQL 工程化成产品就可以实现灵活自助查询了。

工程化后的 DQL 产品主要包括这样几部分：

DQL Server：

DQL 服务器，负责存储元数据，将应用发送的 DQL 语句翻译成 SQL 到数据库执行，并接收查询结果返回给前端应用。

DQL 元数据 IDE：

建模工具，用于描述表间关系，生成语义层模型。DQL Server 会解析模型（元数据）文件实现 DQL 查询。

DQL JDBC：

DQL 封装的标准 JDBC 接口，可以集成到应用中使用。从应用的角度，DQL Server 可以被看待成逻辑数据库。