对于一些SQL初学者，写一个简单的单表查询那是信手拈来。
但是遇到写多表关联查询可能就懵逼了：为什么会有多表查询这种“怪物”？要怎么写？为什么要这样为难我？这是谁发明的？
进而可能会引申出人生的终极哲学问题：我是谁？我在哪？我在做什么？
有点扯远了，但确实能够体会到一些初学者，对多表关联查询的困扰。今天我们就给大家讲解多表关联查询到底是怎么一回事。
大家都知道，多表关联查询的关键字是JOIN...ON，如果只关心怎么使用，可以移步《SQL基础知识V2——JOIN连接》。本文主要讲解JOIN...ON在数据库中是怎么执行的。
测试环境
SQL Server 2017
测试样表
我们新建两张测试表Customers和Orders，表结构如下：
表Customers
表Orders
要求：查询每个客户的订单数量
我们先直接写出查询语句：
SELECT a.CustomerName,Count(OrderID) Nums
FROM Customers a
LEFT JOIN Orders b ON a.CustomerID=b.CustomerID
GROUP BY a.CustomerName
结果如下：
问：这个结果是怎么来的呢？
1、执行笛卡尔积（交叉联接）
什么是笛卡尔积？
笛卡尔乘积是指在数学中，两个集合X和Y的笛卡尔积，表示为X×Y，第一个对象是X的成员而第二个对象是Y的所有可能有序对的其中一个成员。
具体如下图：
而我们在进行SQL的表关联时，JOIN的第一步就是生成笛卡尔积。我们上面的代码
... Customers a LEFT JOIN Orders b ...
实际上是在数据库中生成了一张笛卡尔积的虚表T1，T1里面的数量正是两个表（Customers和Orders）数量的乘积9条(3 × 3)，T1里面的数据如下：
虚表T1
2、执行过滤筛选
当JOIN将两个表生成笛卡尔积的虚表T1之后，随后的ON开始执行筛选功能，ON后面的条件就是指符合条件的返回结果TRUE，不符合条件的返回结果FALSE，以及未知情况UNKNOWN。
在继续讲解前我们需要先普及一下三值逻辑的概念
三值逻辑就是我们上面说到的ON返回的三个结果：TRUE，FALSE和UNKNOWN。
大多数的编程语言中返回的结果要么是TRUE，要么就是FALSE。而SQL中的UNKONWN通常与NULL值出现有关。
以下情况都会返回UNKNOWN：
NULL>21
NULL=NULL
X+NULL>Y
NULL代表一种缺失值，当把一个缺失值与其他任意值进行比较时，结果始终为UNKNOWN。
而我们上面的代码中的ON的条件是这样写的：
... a.CustomerID=b.CustomerID ...
意思就是取a(表Customers的别名)和b(表Orders的别名)中CustomerID相等的结果。根据这个筛选条件，虚表T1中可以生成相应逻辑值，如下图：
ON筛选的逻辑结果表
从上面我们可以看到完全满足条件（Logic Value的值为TRUE）的只有两条记录，数据库会将这些结果插入到虚表T2，进行下一步的操作准备。
虚表T2
3、添加外部行
这一步只在外联接(OUT JOIN)中才会发生。对于外联接，通过为其指定一种联接方式(LEFT，RIGHT或FULL)，就把一个或两个输入表标记为保留表。
把表标记为保留表，即表示希望返回该表的所有行，即使ON过滤了一些行。
左连接(LEFT OUT JOIN)是把左边的表作为保留表，右连接（RIGHT OUT JOIN）是把右边的表作为保留表，全连接（FULL OUT JOIN）则是把两个表都作为保留表。（我们在书写时，通常会省略掉OUT)
在执行完ON的筛选后，我们根据写法来添加这些保留表中记录。
我们上面的代码使用的是LEFT JOIN，所以我们需要将左表Customers表作为保留表。
在ON筛选完后，我们发现CustomerID为1的没有在T2中，我们需要将这条记录的相关信息添加到T2中生成虚表T3，并且将Order表中的所有数据置为NULL（因为他们不是保留表，不是我们需要保留的数据）。这样汇总后虚表T3中的数据如下：
虚表T3
这样当我们再对表Orders中的OrderID计数时，CustomerID为1的客户因为没有订单，返回的结果将为0，而CustomersID为2,3的客户都有一个订单，返回的结果将为1。
至此整个表关联环节就执行完成了。
以上就是JOIN在数据库中执行的相关内容，如有不明白的地方，欢迎在底下留言。
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