当存在可信外键时，为什么 SQL Server 查询优化器不会将 OUTER JOIN 转换为 INNER JOIN？

Question

当第一个表中的连接列定义为 NOT NULL 并且对第二个表中的相应列具有受信任的外键约束时，SQL Server 查询优化器似乎不会将 OUTER JOIN 转换为 INNER JOIN。

在这种情况下，似乎可以将 OUTER JOIN 转换为等效的 INNER JOIN，因为第一个表中的每一行是：

1. 保证在列中有一个值（NOT NULL 约束），和
2. 保证在第二个表中有匹配的行（可信外键约束）。

例如，请考虑以下表格：

 CREATE TABLE dbo.tbl_fk
 (
    fk_val CHAR(1) NOT NULL PRIMARY KEY CLUSTERED,
    junk VARCHAR(100) NOT NULL
 );
 
 CREATE TABLE dbo.tbl_main
 (
    id INT NOT NULL PRIMARY KEY CLUSTERED IDENTITY(1,1),
    fk_val CHAR(1) NOT NULL FOREIGN KEY REFERENCES dbo.tbl_fk(fk_val)
 );

在以下查询中，为什么优化器没有将执行计划中的 LEFT OUTER JOIN 转换为 INNER JOIN？

SELECT m.fk_val, f.junk
FROM dbo.tbl_main AS m
LEFT OUTER JOIN dbo.tbl_fk AS f
    ON m.fk_val = f.fk_val;

但是，通过添加谓词以从第二个表中显式删除 NULL 值，优化器将查询计划中的 LEFT OUTER JOIN 转换为 INNER JOIN，如预期的那样：

SELECT m.fk_val, f.junk
FROM dbo.tbl_main AS m
LEFT OUTER JOIN dbo.tbl_fk AS f
    ON m.fk_val = f.fk_val
WHERE f.fk_val IS NOT NULL;

未记录的跟踪标志显示应用规则将查询中的 OUTER JOIN 更改为 INNER JOIN，其中谓词：

SELECT m.fk_val, f.junk
FROM dbo.tbl_main AS m
LEFT OUTER JOIN dbo.tbl_fk AS f
    ON m.fk_val = f.fk_val
WHERE f.fk_val IS NOT NULL
OPTION (QUERYTRACEON 3604, QUERYTRACEON 8621);

***** Rule applied: A LOJ B -> A JN B

这些示例使用 SQL Server 2014 和 2019 进行了测试，使用了许多不同的兼容性级别，并且还使用了旧的和“新的”基数估计器。在所有情况下，行为似乎都相同。

Forrest McDaniel 指出（截至 2010 年），Sybase 似乎在其产品中内置了这样的转换（参见示例 1）：http : //dcx.sybase.com/1200/en/dbusage/queryopt-sectb-5356466。 html

Answer 1

我不确定查询转换没有发生的“充分理由”，除了它尚未实现。

您可以在查询中看到潜在的好处，例如

SELECT m.fk_val, count(f.junk)
FROM dbo.tbl_main AS m
LEFT OUTER JOIN dbo.tbl_fk AS f
    ON m.fk_val = f.fk_val
group by m.fk_val

如果是 INNER JOIN，则可以在加入之前推送聚合。

SELECT m.fk_val, count(f.junk)
FROM dbo.tbl_main AS m
INNER JOIN dbo.tbl_fk AS f
    ON m.fk_val = f.fk_val
group by m.fk_val

但在外列转换OUTER JOIN + Predicate的情况下，外列谓词要么完全消除，要么可以推送到join之前。

EG，与

SELECT m.fk_val, f.junk
FROM dbo.tbl_main AS m
LEFT OUTER JOIN dbo.tbl_fk AS f
    ON m.fk_val = f.fk_val
WHERE f.fk_val IS NOT NULL

此查询在逻辑上等同于更简单的查询

SELECT m.fk_val, f.junk
FROM dbo.tbl_main AS m
INNER JOIN dbo.tbl_fk AS f
    ON m.fk_val = f.fk_val

它少了一个谓词。

如果您尝试在连接之前推送外部表谓词而不将其更改为 INNER JOIN，您仍然必须在连接之后应用该谓词。

对于类似的东西

SELECT m.fk_val, m.Id
FROM dbo.tbl_main AS m
LEFT OUTER JOIN dbo.tbl_fk AS f
    ON m.fk_val = f.fk_val
WHERE f.junk = 'a';

如果f.junk = 'a'在连接之前应用谓词，则会在 JOIN 之前过滤掉一些行。但是随后与外部行对应的内部行将在外部f.junk <> 'a'联接中幸存下来，并且您必须在联接f.junk = 'a'后再次申请。