SQL语言如何优化子查询性能 SQL语言在复杂嵌套查询中的调优方法

子查询慢的核心原因是关联子查询导致逐行执行、子查询结果集过大、优化器无法有效优化及索引缺失；2. 优化方案包括将子查询重写为join以提升执行效率，使用cte提高逻辑清晰度，或通过临时表缓存中间结果并建立索引；3. 必须通过执行计划分析全表扫描、高成本操作和索引使用情况，定位性能瓶颈；4. 索引设计应聚焦高选择性字段、join和where条件字段，并考虑覆盖索引以避免回表；5. 避免关联子查询和not in陷阱，特别是not in在子查询含null时会导致逻辑错误且性能差，应改用left join ... where is null或not exists。

SQL子查询和复杂嵌套查询的性能优化，核心在于理解数据库的执行机制，并灵活运用替代方案、优化索引，以及深入分析执行计划。通常，这意味着将复杂的嵌套逻辑拆解、重写为更高效的联接（JOIN）、公共表表达式（CTE）或临时表结构，并确保关键字段上存在合适的索引。

解决方案

在我看来，SQL子查询的性能调优，很多时候是一场与数据库优化器“对话”的过程。我们写下的SQL，数据库会尝试找到最优的执行路径，但它并非万能。特别是当面对子查询，尤其是关联子查询时，它可能会陷入“逐行处理”的困境，导致性能急剧下降。

我的经验是，首先要学会“看透”子查询。一个简单的

SELECT * FROM Orders WHERE CustomerID IN (SELECT CustomerID FROM Customers WHERE Region = 'East')

Customers

Region

所以，优化的第一步往往是重写。把

IN

EXISTS

JOIN

JOIN

JOIN

其次，索引的重要性怎么强调都不过分。子查询内部的

WHERE

JOIN

最后，也是最关键的一步，是分析执行计划。这是数据库告诉我们它打算如何执行SQL语句的“蓝图”。通过它，我们能看到哪些操作耗时最多，哪些表进行了全表扫描，哪些索引被使用了，哪些又被忽略了。理解执行计划，才能真正做到有的放矢地优化。有时候，一个看起来很小的改动，比如调整

WHERE

为什么我的子查询会慢？理解SQL子查询的性能瓶颈

说实话，子查询慢的原因多种多样，但归结起来，通常是以下几个核心问题：

一个常见的陷阱是关联子查询。当子查询需要依赖外部查询的每一行数据来执行时，它就变成了关联子查询。比如

SELECT Name FROM Products p WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM Orders o WHERE o.ProductID = p.ProductID AND o.OrderDate > '2023-01-01')

EXISTS

另一个问题是子查询结果集过大。当

IN

NOT IN

还有一种情况，是优化器对子查询的理解和优化能力有限。虽然现代数据库的优化器已经非常智能，但在某些复杂的子查询场景下，它可能无法找到最优的执行路径，或者无法有效地将子查询转换为更高效的

JOIN

JOIN

最后，别忘了索引的缺失或不当。子查询内部的

WHERE

ON

替代子查询的几种高效SQL结构：JOIN、CTE与临时表的使用场景

在我的日常工作中，替换低效子查询是性能优化的“家常便饭”。这里有几种我经常使用的替代方案，它们各有优势，适用于不同的场景。

1. JOIN（联接）： 这是最常用也最强大的子查询替代品。几乎所有

IN

EXISTS

JOIN

• IN

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  替换为

  INNER JOIN

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  ： 原始：

  SELECT * FROM Orders WHERE CustomerID IN (SELECT CustomerID FROM Customers WHERE Region = 'East');

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  优化：

  SELECT o.* FROM Orders o INNER JOIN Customers c ON o.CustomerID = c.CustomerID WHERE c.Region = 'East';

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  INNER JOIN

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  能够更好地利用索引，并且数据库优化器在处理

  JOIN

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  时有更多的优化策略。

• EXISTS

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  替换为

  INNER JOIN

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  或

  LEFT JOIN

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  ：

  EXISTS

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  通常用于检查是否存在匹配的记录，不关心具体值。它也可以用

  INNER JOIN

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  实现，或者在需要“不存在”的场景下，用

  LEFT JOIN ... WHERE IS NULL

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  。 原始：

  SELECT p.Name FROM Products p WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM OrderDetails od WHERE od.ProductID = p.ProductID);

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  优化：

  SELECT DISTINCT p.Name FROM Products p INNER JOIN OrderDetails od ON p.ProductID = od.ProductID;

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  或者对于

  NOT EXISTS

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  ： 原始：

  SELECT c.Name FROM Customers c WHERE NOT EXISTS (SELECT 1 FROM Orders o WHERE o.CustomerID = c.CustomerID);

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  优化：

  SELECT c.Name FROM Customers c LEFT JOIN Orders o ON c.CustomerID = o.CustomerID WHERE o.OrderID IS NULL;

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  LEFT JOIN ... IS NULL

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  是查找“没有关联记录”的经典模式，非常高效。

2. CTE（Common Table Expressions - 公共表表达式）： 也就是我们常说的

WITH

• 场景： 当你的查询逻辑非常复杂，需要多步计算，或者某个中间结果需要被多次引用时，CTE是绝佳的选择。

  WITH EastCustomers AS (SELECT CustomerID FROM Customers WHERE Region = 'East'), RecentOrders AS (SELECT CustomerID, OrderID FROM Orders WHERE OrderDate > '2023-01-01') SELECT ec.CustomerID, ro.OrderID FROM EastCustomers ec JOIN RecentOrders ro ON ec.CustomerID = ro.CustomerID;

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  这种方式将复杂的逻辑拆分成易于理解的小块，让代码更清晰。在某些数据库中，

  EastCustomers

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  和

  RecentOrders

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  可能会被计算一次并缓存，避免重复扫描。

3. 临时表或表变量： 当查询非常复杂，涉及大量数据处理，或者需要对中间结果进行多次操作（比如多次联接、多次过滤、多次排序）时，将中间结果存储到临时表或表变量中，然后对这些临时表进行操作，往往能获得更好的性能。

• 场景：
  • 处理的数据量非常大，中间结果需要被索引。
  • 复杂的ETL过程，需要分阶段处理数据。
  • 调试复杂SQL时，可以逐步构建和检查数据。

    CREATE TEMPORARY TABLE TempEastCustomers (CustomerID INT PRIMARY KEY); INSERT INTO TempEastCustomers SELECT CustomerID FROM Customers WHERE Region = 'East'; CREATE INDEX idx_TempEastCustomers_CustomerID ON TempEastCustomers (CustomerID); SELECT o.* FROM Orders o JOIN TempEastCustomers tec ON o.CustomerID = tec.CustomerID; DROP TEMPORARY TABLE TempEastCustomers;

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    临时表的好处是你可以为它创建索引，这对于后续的联接和过滤操作非常有益。缺点是它会涉及磁盘I/O（如果是大的临时表），并且需要手动管理创建和删除。表变量则在内存中操作，速度更快，但数据量有限制，且不能创建索引。

选择哪种方式，取决于具体的业务场景、数据量、查询复杂度和数据库类型。我通常会从

JOIN

CTE

如何通过执行计划分析子查询性能并定位优化点？

理解执行计划，就像是医生看X光片，它能揭示SQL查询的内部运作机制，是定位性能瓶颈的终极武器。不同的数据库有不同的查看执行计划的方法，但核心原理是相通的。

1. 获取执行计划：

• SQL Server: 在SSMS中选中查询，点击“显示估计的执行计划”图标（或

  Ctrl+L

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  ），或者在查询前加上

  SET SHOWPLAN_ALL ON;

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  /

  SET STATISTICS PROFILE ON;

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  。
• MySQL: 在查询前加上

  EXPLAIN

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  。例如：

  EXPLAIN SELECT ... FROM ...;

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• PostgreSQL: 在查询前加上

  EXPLAIN (ANALYZE, VERBOSE, BUFFERS)

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  。

  ANALYZE

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  会实际执行查询并显示真实运行时间，

  VERBOSE

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  提供更多细节，

  BUFFERS

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  显示I/O信息。

2. 理解执行计划的关键要素： 拿到执行计划后，你会看到一堆操作符（如Table Scan, Index Seek, Nested Loops, Hash Match, Sort等），以及它们之间的箭头连接。你需要关注几个核心指标：

• 操作符类型：

  • Table Scan（全表扫描）： 这是性能杀手。如果看到子查询或主查询中出现了大量全表扫描，那通常意味着缺少索引或者索引没有被有效利用。
  • Index Seek（索引查找）/Index Scan（索引扫描）： 这是我们希望看到的操作。

    Seek

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    比

    Scan

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    更精确，表示通过索引直接定位到少量数据。

    Scan

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    可能意味着扫描了整个索引，虽然比全表扫描好，但仍有优化空间。
  • Nested Loops（嵌套循环）： 常见的联接方式，效率取决于外层循环和内层循环的数据量。如果内层循环的数据量很大，每次循环都要扫描大量数据，性能会很差。
  • Hash Match（哈希匹配）/Merge Join（合并联接）： 通常用于处理大量数据的联接，效率较高，但可能需要额外的内存或磁盘空间进行哈希或排序。
  • Sort（排序）：

    ORDER BY

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    、

    GROUP BY

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    或

    DISTINCT

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    操作可能导致排序。如果数据量大，排序会消耗大量CPU和内存资源。

• 成本（Cost）： 执行计划会显示每个操作的相对成本。总成本越高，查询越慢。找出成本最高的节点，就是优化的重点。

  

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• 行数（Rows）： 估计行数和实际行数。如果估计行数与实际行数相差悬殊，说明数据库的统计信息可能不准确，或者查询条件导致了大量的行过滤，这会影响优化器的决策。

• I/O操作： 物理读取（Physical Reads）和逻辑读取（Logical Reads）。物理读取是实际从磁盘读取数据，非常慢。逻辑读取是从缓存中读取，相对快。目标是减少这两者。

3. 定位优化点：

• 识别全表扫描： 如果子查询内部或外部查询对某个大表进行了全表扫描，首先考虑为

  WHERE

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  子句、

  JOIN

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  条件中的列添加索引。
• 分析联接类型： 如果

  Nested Loops

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  操作的内层循环扫描了大量数据，尝试优化内层循环的查询，或者考虑能否强制使用

  Hash Match

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  或

  Merge Join

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  。
• 关注排序和分组： 如果

  Sort

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  操作成本很高，考虑为

  ORDER BY

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  或

  GROUP BY

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  的列创建索引，或者重写查询以避免不必要的排序。
• 检查索引使用： 确认你期望的索引是否真的被使用了。如果没有，可能是索引选择性不够，或者查询条件无法利用索引（比如对索引列使用了函数）。
• 子查询的具体操作： 在执行计划中，子查询通常会以

  Table Spool

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  、

  Compute Scalar

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  或其他形式出现。观察这些操作的成本和行数，如果它们很高，说明子查询本身是瓶颈。

我通常会先看总成本最高的节点，然后顺着箭头往回追溯，找到导致高成本的根本原因。有时候，一个小的改动，比如给一个频繁用于联接的列添加索引，就能让整个执行计划焕然一新。

索引在子查询优化中的关键作用与设计策略

索引在SQL性能优化中的地位，无论怎么强调都不为过，对于子查询的优化尤其如此。它就像一本书的目录，能让数据库快速定位到所需的数据，而不是从头到尾翻阅整本书。

1. 索引如何帮助子查询：

• 加速

  WHERE

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  子句的过滤： 子查询内部的

  WHERE

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  条件，如果涉及的列有索引，数据库就能快速筛选出符合条件的行，大大减少需要处理的数据量。
• 优化

  JOIN

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  操作： 当你把子查询重写为

  JOIN

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  时，

  JOIN

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  条件涉及的列如果有索引，特别是外键列，能让数据库高效地匹配两张表的数据。
• 支持

  IN

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  和

  EXISTS

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  的高效查找： 虽然我建议用

  JOIN

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  替换它们，但如果确实需要使用

  IN

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  或

  EXISTS

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  ，并且子查询返回的数据量不大，子查询内部的

  SELECT

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  语句所涉及的列有索引，仍然能提升性能。特别是

  EXISTS

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  ，如果它能通过索引快速判断是否存在匹配，就能很快返回结果。
• 覆盖索引（Covering Index）： 这是个高级技巧。如果一个索引包含了查询所需的所有列（包括

  SELECT

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  列表中的列、

  WHERE

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  条件中的列、

  JOIN

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  条件中的列），那么数据库就无需访问实际的数据行，直接从索引中就能获取所有信息。这对于子查询来说，可以避免昂贵的表查找操作。

2. 索引设计策略：

• 选择合适的列：
  • 高选择性列： 那些拥有大量唯一值的列（比如身份证号、订单ID）是创建索引的理想选择，因为它们能快速缩小查询范围。
  • 频繁用于

    WHERE

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    、

    JOIN

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    、

    ORDER BY

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    、

    GROUP BY

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    的列： 这些是查询的“热点”，为它们创建索引能显著提升性能。
  • 外键列： 几乎所有外键列都应该有索引，因为它们是表之间联接的桥梁。
• 复合索引（Composite Index）： 当查询条件涉及多个列时，考虑创建复合索引。例如，

  WHERE FirstName = 'John' AND LastName = 'Doe'

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  ，可以创建

  (LastName, FirstName)

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  的复合索引。索引列的顺序很重要，通常将选择性最高的列放在前面，或者将等值查询的列放在前面。
• 考虑索引类型：
  • 聚集索引（Clustered Index）： 决定了表中数据的物理存储顺序，一个表只能有一个。通常用于主键，或者那些你最频繁用于排序和范围查询的列。
  • 非聚集索引（Non-Clustered Index）： 独立于数据存储，包含指向数据行的指针。可以有多个。用于加速特定查询。
• 避免过度索引： 索引虽好，但并非越多越好。每个索引都会占用存储空间，并且在数据插入、更新、删除时需要维护，这会增加写操作的开销。我倾向于先分析查询模式，找出真正的瓶颈，然后有针对性地创建索引。
• 定期维护： 索引会随着数据的增删改而变得碎片化，影响性能。定期重建或重组索引是必要的维护工作。同时，确保数据库的统计信息是最新的，这能帮助优化器做出更准确的决策。

在设计索引时，我通常会结合执行计划来验证我的想法。如果我创建了一个索引，但执行计划显示它并没有被使用，那我就需要重新审视我的索引策略或者查询本身。

避免常见子查询陷阱：关联子查询与NOT IN的性能考量

在SQL世界里，有些语法糖虽然用起来很方便，但背后却隐藏着性能陷阱。关联子查询和

NOT IN

1. 关联子查询（Correlated Subquery）：

关联子查询的“罪魁祸首”在于它的执行方式：对于外部查询的每一行，内部子查询都会重新执行一次。这就像你有一个任务清单，每完成一项，都要重新去查一遍整个资料库，而不是一次性把所有需要的资料都找出来。

典型场景及优化：

• 查找每个部门的最新订单： 原始（慢）：

  SELECT d.DepartmentName, o.OrderID, o.OrderDate
  FROM Departments d
  JOIN Orders o ON d.DepartmentID = o.DepartmentID
  WHERE o.OrderDate = (SELECT MAX(OrderDate) FROM Orders WHERE DepartmentID = d.DepartmentID);

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  这个查询中，

  SELECT MAX(OrderDate) FROM Orders WHERE DepartmentID = d.DepartmentID

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  就是一个关联子查询，它会为每个部门执行一次。 优化方法： 使用

  JOIN

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  和

  ROW_NUMBER()

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  （或

  RANK()

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  ）窗口函数。

  WITH RankedOrders AS (
      SELECT
          DepartmentID,
          OrderID,
          OrderDate,
          ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY DepartmentID ORDER BY OrderDate DESC) as rn
      FROM Orders
  )
  SELECT d.DepartmentName, ro.OrderID, ro.OrderDate
  FROM Departments d
  JOIN RankedOrders ro ON d.DepartmentID = ro.DepartmentID
  WHERE ro.rn = 1;

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  窗口函数只对整个结果集扫描一次，然后进行分组和排序，效率远高于重复执行子查询。

• 查找有订单的客户： 原始（慢）：

  SELECT c.CustomerName FROM Customers c WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM Orders o WHERE o.CustomerID = c.CustomerID);

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  优化方法： 使用

  INNER JOIN

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  。

  SELECT DISTINCT c.CustomerName FROM Customers c INNER JOIN Orders o ON c.CustomerID = o.CustomerID;

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  INNER JOIN

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  能够更有效地利用索引，并且优化器通常能更好地处理

  JOIN

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  操作。

2.

NOT IN

NOT IN

NULL

典型场景及优化：

• 查找没有下订单的客户： 原始（危险且慢）：

  SELECT CustomerName FROM Customers WHERE CustomerID NOT IN (SELECT CustomerID FROM Orders);

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  如果

  Orders.CustomerID

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  列中存在任何

  NULL

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  值，这个查询将不会返回任何结果，因为

  NOT IN

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  遇到

  NULL

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  时，其逻辑会变得不确定（任何值与

  NULL

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  比较都是 `UNKNOWN

以上就是SQL语言如何优化子查询性能 SQL语言在复杂嵌套查询中的调优方法的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！