深入理解MySQL公共表表达式

目录

• 一、CTE定义及分类
• 二、普通CTE
• 2.1 普通CTE示例
• 2.2 CTE的使用场景
• 三、递归CTE
• 3.1 递归CTE示例
• 3.2 限制无限递归
• 四、一个递归CTE应用示例

公共表表达式（Common Table Expressions, CTE）是mysql在单一语句中执行过程中，预先定义的临时结果集。

有时我们需要在一个SQL中重复执行同一个编程子查询，而每次子查询都会重新计算结果，带来性能的浪费。而采用CTE可以在查询的一开始就定义好子查询的结果集，MySQL只会计算一次结果，然后在查询中使用CTE的名称可以反复引用。

一、CTE定义及分类

CTE的定义方式是在with子句后跟一个子查询，如果一个SQL中需要定义多个CTE，则用逗号分隔即可。

定义语法：

with_clause:
    WITH [RECURSIVE]
        cte_name [(col_name [, col_name] ...)] AS (subquery)
        [, cte_name [(col_name [, col_name] ...)] AS (subquery)] ...

CTE分为两种：

• 普通CTE：定义一个简单子查询
• 递归CTE：定义时可以引用自己，产生一个递归的结果集

普通CTE和递归CTE的区别在于，递归CTE多了一个recursive关键字，且需要引用自己。

二、普通CTE

2.1 普通CTE示例

以下的演示SQL可以在在MySQL的官方示例数据库中执行：

with
cte1 as (select emp_no,first_name,last_name from employees where emp_no=10012), -- 定义cte1
cte2 as (select emp_no,dept_no from dept_emp)    -- 定义cte2
select cte1.emp_no,cte2.dept_no,cte1.first_name
from cte1
join cte2 on cte1.emp_no=cte2.emp_no;

示例中在select子句前定义了cte1和cte2（以逗号分隔），随后在select子句中可以直接引用cte1和cte2的名称进行查询。

cte定义时也可以引用其他cte，例如在上面的定义中，cte2的定义可以引用cte1:

with
cte1 as (select emp_no,first_name,last_name from employees where emp_no=10012),
cte2 as (select emp_no,last_name from cte1)    -- cte2的定义引用了cte1
select cte1.emp_no,cte2.last_name
from cte1
join cte2 on cte1.emp_no=cte2.emp_no;

注意之只有后定义的cte可以引用前面的定义的cte，如果把cte2定义位置调到前面，则会报错：cte1不存在.

cte定义的名称后面可以添加括号，显式定义cte的列名，但要和后面子查询返还的列数量相同：

with
cte1(col1, col2, col3) as (select emp_no,first_name,last_name from employees where emp_no=10012)
select col1, col2, col3    -- 引用定义的列名
from cte1;

此时后续cte则必须通过显示定义的列名来引用（col1, col2, col3），定义中子查询的列名不能再引用了。

2.2 CTE的使用场景

cte的定义不仅仅用在select中，也可以用在update/delete语句前，子查询中，以及其他可以嵌套select语句的地方（例如 insert …select）：

• WITH ... SELECT ...
• WITH ... UPDATE ...
• WITH ... DELETE …
• SELECT ... WHERE id IN (WITH ... SELECT ...) ...
• SELECT * FROM (WITH ... SELECT ...) AS dt ...
• INSERT ... WITH ... SELECT ...
• REPLACE ... WITH ... SELECT ...
• CREATE TABLE ... WITH ... SELECT ...
• CREATE VIEW ... WITH ... SELECT ...
• DECLARE CURSOR ... WITH ... SELECT ...
• EXPLAIN ... WITH ... SELECT ...

三、递归CTE

3.1 递归CTE示例

如果一个cte定义过程中引用了自己，则是递归cte，此时需要with recursive子句定义，其中recursive关键字是必须的。

递归cte包含2个部分，使用union all 或 union [distinct]连接：

with recursive
cte(n)js as (
select 1
union all
select n+1 from cte where n<5)
select * from cte;

上述cte定义中第1部分生成了一条初始数据，union all后面的第二部分引用了cte自己，且递归执行，直到不再满足条件(n<5)。

1个递归cte其实包含了非递归部分和递归部分，递归的第二部分每次都以上一次产生的结果集为基础计算数据。但是大小是以非递归部分为准，如果递归产生列越来越长，可能会发生错误。

例如下面的递归拼接：

with recursive
cte as (
select 1 as n, 'abc' as str    -- 非递归部分
union all
select n+1,concat(str,str) from cte where n<3)    -- 递归部分
select * from cte;

如上图所示，在strict SQL模式下，因为第二列以非递归部分的长度为准，递归后长度列的长度变长导致SQL直接报错。

而在非strict SQL模式下，以上SQL可以执行成功，但是第二列都被按非递归部分截断了，如下所示：

在遇到此类cte定义时，将非递归部分的列定义大一些，例如下面将'abc'的非递归部分加长，即可显示正确的递归结果：

with recursive
cte as (
select 1 as n, cast('abc' as char(20)) as str    -- 定义长度
union all
select n+1,concat(str,str) from cte where n<3)
select * from cte;

另外，对于递归cte的递归部分（即union后的SQL）还有部分使用限制：

• 递归部分不能包含聚合函数、窗口函数、group by、order by、dhttp://www.devze.comistinct
• 递归部分引用自身只能引用一次且必须在from子句中，不能在子查询中。

3.2 限制无限递归

对于递归cte，如果没有加限制递归的条件，在逻辑上是可以无限递归的（死循环）。为了限制这种情况，MySQL有4种解决方式：

• 使用参数cte_max_recursion_depth来限制最大递归的次数，超过递归深度强制终止。
• 使用参数max_execution_time来限制最大的执行时间。
• 使用优化器提示 MAX_EXECUTION_TIME来限制最大执行时间。
• MySQL 8.0.19后，可以用limit子句限制最大返还行数。

示例：通过cte_max_recursion_depth限制递归次数，超过10次递归终止

set session cte_max_recursion_depth=10;  -- 全局默认值是1000，我们这里修改会话级为10次
with recursive
cte(n) as (
select 1
union all
select n+1 from cte)
select * from cte;

示例：超过10毫秒终止递归

set session cte_max_recursion_depth=100000;   -- 将递归次数增大，防止先触发
set session max_execution_time=10;    -- 将最大递归执行时长修改为10毫秒
with recursive
cte(n) as (
select 1
union all
select n+1 from cte)
select * from cte;

示例：使用优化器提示限制递归执行时间

with recursive
cte(n) as (
select 1
union all
select n+1 from cte)
select /*+ MAX_EXECUTION_TIME(10) */ * from cte;    -- 使用提示语法限制执行时间

四、一个递归CTE应用示例

假设我们有一张订单表，

create trIYiUxghable orders (dt date,price decimrIYiUxghal(10,2));
insert into orders values
('2022-01-01',100),
('2022-01-01',200),
('2022-01-03',200),
('2022-01-03',200),
('2022-01-05',300),
('2022-01-07',200);

现在要统计截止'2022-01-07'日的营业额，正常我们使用group by按日期汇集订单金额即可：

select dt, sum(price) sales from orders group by dt;

但是注意到由于2号/4号/6号没有订单，所以查询出来的结果中不包含这些日期，而通过递归cte我们可以先按日期递归，将这些日期列出来然后与orders连接：

with recursive cte(dt) as (
select min(dt) from orders
union all
select dt + interval 1 day from cte where dt <(select max(dt) from orders))
select e.dt,ifnull(sum(o.price),0) turnover
from cte e
left join orders o on o.dt=e.dt
group by e.dt
order by e.dt;

可以看到没有订单的日期也显示出来了，营业额显示为0，这个技巧在做报表类数据时很有用。

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