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tags: [MySQL, UNION, UNION ALL, INTERSECT, EXCEPT, 集合运算]
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create time: 2026-05-16 00:00
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# UNION / UNION ALL
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## 概述
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UNION 是 SQL 标准中的集合运算，用于将多个 SELECT 的结果纵向合并为一个结果集。核心应用场景包括：**分表数据汇总**、**多源 Feed 流合并**、以及**需要排序去重的跨查询聚合**。
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## 基本语法
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```sql
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-- 两种形式
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SELECT col1, col2 FROM table_a
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UNION -- 去重（内部排序 + 去重）
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SELECT col1, col2 FROM table_b;
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SELECT col1, col2 FROM table_a
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UNION ALL -- 不去重（直接拼接，性能更高）
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SELECT col1, col2 FROM table_b;
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```
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## UNION vs UNION ALL
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| 特性 | UNION | UNION ALL |
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|------|-------|-----------|
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| **去重** | ✅ 内部去重 | ❌ 保留所有行 |
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| **性能** | 低（需排序去重） | 高（直接追加） |
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| **ORDER BY 位置** | 只能放在最后一个 SELECT | 同上 |
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| **适用场景** | 需要唯一结果的合并 | 已知不重复的合并 |
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```mermaid
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flowchart LR
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A1["数据源 A"] --> U
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B1["数据源 B"] --> U
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U{"UNION"} --> R1["全部数据去重后输出"]
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U2{"UNION ALL"} --> R2["全部数据直接拼接"]
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style R1 fill:#FF9F43,color:#000
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style R2 fill:#00D866,color:#fff
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```
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> [!TIP] 首选 UNION ALL
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> 如果你能通过业务逻辑保证各部分结果不重复（比如按日期区间划分），**一律用 UNION ALL**。UNION 的去重操作需要 Sort/Dedup 阶段，在大结果集上是昂贵操作。
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## INTERSECT 与 EXCEPT（MySQL 8.0.22+）
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MySQL 8.0.22 开始支持标准 SQL 的 `INTERSECT`（交集）和 `EXCEPT`（差集），补齐了集合运算的最后一块拼图。
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### 基本语法
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```sql
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-- INTERSECT：取两个查询的交集（两边都有的行）
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SELECT city FROM customers_china
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INTERSECT
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SELECT city FROM customers_japan;
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-- 结果：只返回同时存在于两个结果集中的城市
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-- EXCEPT：取差集（左边有、右边没有的行）
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SELECT city FROM customers_china
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EXCEPT
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SELECT city FROM customers_japan;
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-- 结果：返回在中国有但日本没有的城市
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```
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> [!QUESTION] INTERSECT vs IN / EXISTS？
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> 两者在语义上等价，但 `INTERSECT` 更直观地表达了"取交集"的意图。实际执行中，Optimizer 通常会将 INTERSECT 转换为 Semi Join 或 Anti Join——因此性能差异不大，选择哪种取决于**可读性**。
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### INTERSECT / EXCEPT vs UNION 行为对比
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```mermaid
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flowchart LR
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A["查询 A: {1,2,3}"] --> OP
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B["查询 B: {2,3,4}"] --> OP
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OP --> R1["UNION: {1,2,3,4}"]
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OP --> R2["INTERSECT: {2,3}"]
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OP --> R3["EXCEPT: {1}"]
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style R1 fill:#74C0FC,color:#000
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style R2 fill:#00D866,color:#fff
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style R3 fill:#FF9F43,color:#000
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```
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| 操作 | 语义 | 去重 | 对应集合论 |
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|------|------|------|-----------|
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| `UNION` | A ∪ B | ✅ 默认去重 | 并集 |
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| `UNION ALL` | A ∪ B（含重复） | ❌ | 多重集并 |
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| `INTERSECT` | A ∩ B | ✅ 默认去重 | 交集 |
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| `EXCEPT` | A − B | ✅ 默认去重 | 差集 |
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> [!NOTE] 默认行为：去重
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> INTERSECT 和 EXCEPT 默认都会去重（等价于 DISTINCT）。如果想去重保留所有行，目前 **MySQL 不支持 `INTERSECT ALL` / `EXCEPT ALL`**，需要通过 UNION ALL + 计数的方式模拟。
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### 实用场景
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```sql
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-- 场景一：找出"既买了 A 又买了 B"的用户（交集）
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SELECT user_id FROM orders WHERE product_id = 'A'
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INTERSECT
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SELECT user_id FROM orders WHERE product_id = 'B';
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-- 等价的 EXISTS 写法（对比可读性）
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SELECT DISTINCT o1.user_id
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FROM orders o1
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WHERE o1.product_id = 'A'
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AND EXISTS (SELECT 1 FROM orders o2 WHERE o2.user_id = o1.user_id AND o2.product_id = 'B');
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-- 场景二：找出"注册了但从未下单"的用户（差集）
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SELECT id FROM users
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EXCEPT
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SELECT DISTINCT user_id FROM orders;
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-- 等价的 NOT EXISTS 写法
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SELECT u.id FROM users u
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WHERE NOT EXISTS (SELECT 1 FROM orders o WHERE o.user_id = u.id);
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```
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> [!TIP] 何时选 INTERSECT/EXCEPT？
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> - **逻辑简单、需要取交集/差集**：`INTERSECT` / `EXCEPT` 语法最清晰
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> - **需要返回关联表的字段**：用 `EXISTS` / `NOT EXISTS` 或 JOIN，因为 INTERSECT/EXCEPT 只能操作整行或指定列
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> - **需要高性能**：大表场景下 EXPLAIN 确认执行计划——Optimizer 通常会转换为 Semi/Anti Join，性能与手写子查询一致
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### 优先级与括号
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当混合使用多个集合运算时，默认**从左到右**执行。需要用括号改变优先级：
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```sql
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-- 先 UNION 再 INTERSECT（左到右）
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SELECT id FROM t1
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UNION
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SELECT id FROM t2
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INTERSECT
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SELECT id FROM t3;
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-- 实际含义：t1 UNION (t2 INTERSECT t3) ← 错误！
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-- 实际执行：(t1 UNION t2) INTERSECT t3 ← 从左到右
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-- ✅ 用括号明确意图
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(SELECT id FROM t1 UNION SELECT id FROM t2)
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INTERSECT
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SELECT id FROM t3;
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-- 也可以用 ORDER BY + LIMIT 修饰每个子句（需括号）
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(SELECT id FROM t1 ORDER BY id LIMIT 10)
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INTERSECT
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(SELECT id FROM t2 ORDER BY id LIMIT 5);
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```
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> [!WARNING] 注意括号的必要性
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> 当 INTERSECT/EXCEPT 与 ORDER BY/LIMIT 混用时，不加括号可能产生歧义。**养成给每个子查询加括号的习惯**，避免优先级意外。
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## 实战场景
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### 场景一：多表同构合并
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```sql
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-- ❌ 错误写法：WHERE / ORDER BY / LIMIT 只作用于最后一个 SELECT
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SELECT * FROM logs_202601
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UNION ALL
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SELECT * FROM logs_202602
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UNION ALL
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SELECT * FROM logs_202603
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UNION ALL
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SELECT * FROM logs_202604
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UNION ALL
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SELECT * FROM logs_202605
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WHERE status = 'error' -- ⚠️ 只过滤 logs_202605！
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ORDER BY created_at DESC
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LIMIT 50;
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-- ✅ 正确写法：如果需要对每个分表单独过滤，用子查询包裹
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SELECT * FROM
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(SELECT * FROM logs_202601 WHERE status = 'error') AS t1
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UNION ALL
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SELECT * FROM
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(SELECT * FROM logs_202602 WHERE status = 'error') AS t2
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||
UNION ALL
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SELECT * FROM
|
||
(SELECT * FROM logs_202603 WHERE status = 'error') AS t3
|
||
UNION ALL
|
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SELECT * FROM
|
||
(SELECT * FROM logs_202604 WHERE status = 'error') AS t4
|
||
UNION ALL
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||
SELECT * FROM
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(SELECT * FROM logs_202605 WHERE status = 'error') AS t5
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ORDER BY created_at DESC
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LIMIT 50;
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```
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> [!NOTE] 分表合并的注意事项
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> - `WHERE / ORDER BY / LIMIT` **仅作用于 UNION 中最后一个 SELECT**。前面的分表查询不做过滤，全部返回后再合并排序。
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> - 如果每个分表数据量很大（百万级），建议**用子查询保护每个表的局部 ORDER BY + LIMIT**，先各取 Top-N 再全局排。这大幅减少中间结果集大小。
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> - UNION ALL 不保证顺序，最终 ORDER BY 必不可少。
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### 场景二：多表分页合并（Feed 流）
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```sql
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-- 需求: 用户的动态 Feed 由关注的人和发布的文章混合组成, 按时间排序分页
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-- ❌ 应用层先查再排: 至少两次 DB 往返 + 内存归并排序
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-- ✅ UNION ALL 一次搞定
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SELECT user_id AS source_id, content, 'follow' AS source_type, created_at
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||
FROM follow_feed WHERE user_id = 42
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UNION ALL
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SELECT article_id AS source_id, summary AS content, 'article' AS source_type, published_at
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FROM articles WHERE author_id = 42
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ORDER BY created_at DESC
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LIMIT 20 OFFSET 0;
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```
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> [!TIP] 何时用 UNION vs CASE WHEN?
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> - **数据来源是不同表或不同结构**: UNION ALL 是不二之选
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> - **同表不同条件的聚合计数**: `SUM(CASE WHEN ...)` 单次扫描更高效
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> - **经验法则**: UNION 的 SQL 可读性显著优于多个 OR 条件叠加时, 优先选 UNION
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### 场景三：搜索多字段权重排序
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```sql
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-- 搜索商品：标题匹配权重 > 描述匹配 > 两者都匹配
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SELECT id, title, description,
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3 AS rank_score -- 标题命中，权重最高
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FROM products
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WHERE title LIKE '%runners%'
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UNION ALL
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SELECT id, title, description,
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2 AS rank_score -- 描述命中，权重次之
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FROM products
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WHERE description LIKE '%runners%'
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AND title NOT LIKE '%runners%'; -- 排除已在上面出现的
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ORDER BY rank_score DESC, id;
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```
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> [!NOTE] 多条件搜索的 UNION ALL 策略
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> - 通过不同 SELECT 赋予不同权重（`rank_score`），合并后统一 `ORDER BY` 即可实现"加权排序"
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> - **注意去重边界**：第二个 SELECT 加 `NOT LIKE` 过滤可避免重复输出同一商品。如果无法在前端精确排重，可以考虑外层套一层 `DISTINCT`（代价是会退化为 UNION）或改用 `GROUP BY id`
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```sql
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-- ✅ 正确
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SELECT id, name FROM products WHERE price > 100
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UNION ALL
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SELECT id, name FROM products WHERE category = 'sale';
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-- ❌ 错误：列数不一致
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SELECT id, name FROM products
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UNION ALL
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SELECT id FROM discounts;
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-- ❌ 错误：ORDER BY 放在中间（MySQL 可能忽略或报错）
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SELECT id FROM table_a
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ORDER BY id
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UNION ALL
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SELECT id FROM table_b;
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```
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### UNION 进阶：ORDER BY 与 LIMIT 的行为
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```sql
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-- ⚠️ 问题：每个 SELECT 的 ORDER BY 在合并后无效
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SELECT id FROM orders WHERE status = 'pending' ORDER BY created_at DESC
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UNION ALL
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SELECT id FROM orders WHERE status = 'shipped' ORDER BY created_at DESC;
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-- 上面的 ORDER BY 基本被 MySQL 忽略
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-- ✅ 正确解法：用子包装保护每个查询的排序
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SELECT * FROM
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(
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SELECT id, created_at FROM orders WHERE status = 'pending'
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ORDER BY created_at DESC LIMIT 50
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) AS a
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UNION ALL
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SELECT * FROM
|
||
(
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SELECT id, created_at FROM orders WHERE status = 'shipped'
|
||
ORDER BY created_at DESC LIMIT 50
|
||
) AS b
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||
ORDER BY created_at DESC
|
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LIMIT 20;
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```
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> [!QUESTION] 为什么子查询能保护 ORDER BY?
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> MySQL 优化器发现 UNION 外还有 ORDER BY + LIMIT 时, 会认为内部排序有用，从而保留它。
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> 但官方文档并不保证这种行为——这是基于执行计划的经验结论, 生产环境务必确认。
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## UNION 的执行流程
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```mermaid
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flowchart TD
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A["查询 1"] --> R1["结果集 1"]
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B["查询 2"] --> R2["结果集 2"]
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C["查询 N"] --> RN["结果集 N"]
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R1 --> Temp["临时表 + 唯一索引<br/>UNION 有, UNION ALL 无"]
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R2 --> Temp
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RN --> Temp
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Temp --> Dedup{"需要去重?"}
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Dedup -->|是| Sort["排序 + 去重"]
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Dedup -->|否| Direct["直接输出"]
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Sort --> Output["最终结果集"]
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Direct --> Output
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style Dedup fill:#FF9F43,color:#000
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style Sort fill:#EE5A24,color:#fff
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```
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## 执行计划特征（EXPLAIN）
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用 `EXPLAIN` 观察 UNION 的执行特征，能直观看到 Optimizer 的处理策略：
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```sql
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CREATE TABLE users_a (id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(64), city_id INT);
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CREATE TABLE users_b (id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(64), city_id INT);
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EXPLAIN SELECT * FROM users_a WHERE city_id = 10
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UNION ALL
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SELECT * FROM users_b WHERE city_id = 10;
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```
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期望的 EXPLAIN 输出：
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```
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+----+--------------+------------+------+---------------+------+---------+-------+-------+------+
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| id | select_type | table | type | key | extra| rows | ... | ref | |
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||
+----+--------------+------------+------+---------------+------+---------+-------+-------+------+
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| 1 | PRIMARY | users_a | ref | idx_city_id | NULL | 100 | ... | const | |
|
||
| 2 | UNION | users_b | ref | idx_city_id | NULL | 100 | ... | const | |
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||
+----+--------------+------------+------+---------------+------+---------+-------+-------+------+
|
||
```
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关键解读：
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| 字段 | 含义 | UNION 中的表现 |
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|------|------|--------------|
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| **select_type** | 查询类型 | `PRIMARY`（第一个 SELECT） + 每个后续 SELECT 标记为 `UNION` |
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| **table** | 涉及的表 | 每个 UNION 分支独立显示一行 |
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| **Extra** | 附加信息 | UNION ALL 无额外信息；使用去重版 UNION 时 Extra 会出现 `Using temporary; Using filesort` |
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> [!WARNING] UNION 去重的隐藏代价
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>
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> ```sql
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> -- 对比两个版本的 Extra
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> EXPLAIN SELECT * FROM users_a WHERE city_id = 10
|
||
> UNION ALL -- Extra: （空）
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||
> SELECT * FROM users_b WHERE city_id = 10;
|
||
>
|
||
> EXPLAIN SELECT * FROM users_a WHERE city_id = 10
|
||
> UNION -- Extra: Using temporary; Using filesort
|
||
> SELECT * FROM users_b WHERE city_id = 10;
|
||
> ```
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||
>
|
||
> MySQL 内部会将所有 UNION 分支的结果收集到一个**临时表**中，然后对这个临时表做**全表扫描 + 文件排序**来完成去重。当结果集很大时，这就是性能瓶颈所在。
|
||
>
|
||
> 生产排查建议：如果 UNION 查询慢，先用 `EXPLAIN` 确认 Extra 是否包含 `Using temporary`；再用 `EXPLAIN ANALYZE`（MySQL 8.0.16+）查看各分支的实际行数和耗时。
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## 与 JOIN 的选择
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```sql
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-- 场景：获取每个部门的员工总数 + 总监姓名
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-- JOIN 方案（交叉维度，适合取不同列）
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SELECT d.name, COUNT(e.id) AS emp_count, mgr.name AS manager
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FROM departments d
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LEFT JOIN employees e ON d.id = e.dept_id
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LEFT JOIN employees mgr ON d.manager_id = mgr.id
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GROUP BY d.id;
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||
-- UNION 方案（平行维度，适合合并同类数据）
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SELECT dept_id, 'total' AS metric, COUNT(*) AS value FROM employees GROUP BY dept_id
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UNION ALL
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SELECT dept_id, 'managers' AS metric, COUNT(*) AS value
|
||
FROM employees WHERE is_manager = 1 GROUP BY dept_id;
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||
```
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> [!QUESTION] UNION 还是多个查询？
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> 很多场景中 UNION 看起来方便，但背后可能有更好的解法：
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> - **应用层合并**：在 Go/Java 中发两次查询然后合并数组（零 DB 压力）
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> - **STORED PROCEDURE**：存储过程中多次查询 + 临时表
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> - **视图**：封装 UNION 逻辑供多次复用
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>
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> 核心原则：**能不在数据库做的就不做**。UNION 的代价是排序、去重、临时表。
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## 性能对比：UNION vs 替代方案
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| 方案 | DB 往返次数 | 临时表开销 | 排序开销 | 适用规模 |
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|------|------------|-----------|---------|---------|
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| **UNION ALL** | 1 次 | 有（结果集缓冲） | 仅外层的 ORDER BY | 百万行级 |
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| **UNION（去重）** | 1 次 | 有（唯一索引） | Sort + Dedup | 十万行以内 |
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| **应用层 N 次查询** | N 次 | 无 | 内存归并 | 任意，受网络影响 |
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||
| **SUM(CASE WHEN)** | 1 次 | 无 | 无 | 单表聚合计数 |
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```mermaid
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flowchart LR
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A["数据源数量 > 1"] --> B{"能否用单次扫描解决?"}
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B -->|是: 单表多条件| C["SUM CASE WHEN<br/>最优"]
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||
B -->|否| D{"结果集是否已知不重复?"}
|
||
D -->|是| E["UNION ALL<br/>推荐"]
|
||
D -->|否| F["UNION<br/>去重"]
|
||
style C fill:#00D866,color:#fff
|
||
style E fill:#74C0FC,color:#000
|
||
style F fill:#FF9F43,color:#000
|
||
```
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||
## 常见陷阱与排查
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||
| 陷阱 | 症状 | 解法 |
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|------|------|------|
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| **列数不匹配** | `The used SELECT statements have a different number of columns` | 确保每个 SELECT 的列数完全相同；用 `NULL` 补齐 |
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||
| **类型隐式转换** | UNION 中对应列类型不一致导致全表扫描或结果错误 | 手动 CAST 到一致类型（如 `CAST(0 AS CHAR)`） |
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| **ORDER BY 位置错误** | MySQL 忽略分支内的 ORDER BY 或报错 1221 | ORDER BY / LIMIT 放整个 UNION 的最后；需要保护内部排序请用派生表包装 |
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||
| **UNION ALL 产生重复行** | 业务期望唯一结果但实际有重复 | 检查是否真的有去重需求 — 有的话用 UNION；无法避免时用 DISTINCT/GROUP BY |
|
||
| **分表 WHERE 漏写** | WHERE 只过滤最后一个分表，前面全部数据入库 | 每个分表子查询独立加 WHERE，或用视图封装 |
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||
| **分页错位** | OFFSET 导致合并后第一页显示第二页数据 | 先合并再整体 OFFSET，不能用局部 LIMIT + OFFSET 代替全局分页 |
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### 实战排查 Checklist
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遇到 UNION 相关慢查询或异常时，按以下顺序逐项检查：
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```mermaid
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flowchart TD
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S["UNION 查询异常/慢"] --> C1{"EXPLAIN 看了吗？"}
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C1 -->|没看| STOP["🛑 先跑 EXPLAIN<br/>别盲猜，看 select_type 确认分支数"]
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||
C1 -->|看了| C2{"Extra 有 Using temporary 吗？"}
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C2 -->|"是：UNION 去重"| D1["换 UNION ALL + 业务侧保证不重复"]
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C2 -->|"否"| C3{"列数/列类型一致吗？"}
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C3 -->|"不一致"| D2["CAST 统一类型<br/>否则可能隐式转换导致索引失效"]
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||
C3 -->|"一致"| C4{"ORDER BY 在最终位置吗？"}
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|
||
C4 -->|"否，放在中间"| D3["移动到最后<br/>或在每个分支外加子查询包裹"]
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||
C4 -->|"是"| C5{"WHERE 对所有分支都生效吗？"}
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||
|
||
C5 -->|"否"| D4["每个分子查询独立加条件"]
|
||
C5 -->|"是"| DONE["✅ SQL 结构正确，<br/>继续排查索引和数据分布"]
|
||
|
||
style STOP fill:#EE5A24,color:#fff
|
||
style D1 fill:#FF9F43,color:#000
|
||
style D2 fill:#FF9F43,color:#000
|
||
style D3 fill:#FF9F43,color:#000
|
||
style D4 fill:#EE5A24,color:#fff
|
||
style DONE fill:#00D866,color:#fff
|
||
```
|
||
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||
## 核心要点回顾
|
||
|
||
| 主题 | 一句话 |
|
||
|------|--------|
|
||
| UNION ALL vs UNION | 能用 ALL 就绝不用 UNION — 去重的临时表+文件排序代价远超想象 |
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||
| INTERSECT / EXCEPT | 8.0.22+ 原生支持交集与差集，语义比 IN/EXISTS 更直观，Optimizer 会转为 Semi/Anti Join |
|
||
| ORDER BY/LIMIT 作用域 | 只在 UNION 最后一个 SELECT 生效；跨表排序必须外层包装子查询 |
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| 字段匹配规则 | 列数必须相同，类型应尽量兼容 — 列名取自第一个 SELECT |
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| Feed 流/多源合并 | UNION ALL 的经典场景，一次 DB 往返搞定多数据源混合 |
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| 分表汇总 | 同构分表最理想的聚合方式，但注意 WHERE 只对最后一个分支生效 |
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| 执行计划标识 | PRIMARY + UNION 双行 — Extra 中出现 `Using temporary` 就是去重开销的信号 |
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> [!TIP] 核心心法
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> **UNION ALL 是你最好的朋友，UNION 是你的最后手段。**
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> 写 UNION 查询前问自己三个问题：① 结果集真的需要去重吗？② 能不能用 CASE WHEN 单表扫描代替？③ 如果拆成 N 次简单查询，应用层合并是不是更清晰？大部分时候答案会让你回到 UNION ALL。
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## 关联笔记
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- [[hhs/MySQL/02-SQL核心/08-DQL SELECT 全解析]] — SELECT 基础语法与 UNION 的结合使用
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- [[hhs/MySQL/02-SQL核心/07-DML 增删改]] — DML 中的批量操作与 UNION 的互补关系
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