12.5 联合查询:UNION和UNION ALL

      在之前的章节中，我们学习了如何通过连接查询（JOIN）将多个表的列水平地组合在一起。然而，有时我们需要将多个查询的结果垂直地堆叠在一起，也就是将一个查询的结果集追加到另一个查询的结果集后面。这就是联合查询，在 SQL 中通过 UNION 和 UNION ALL 操作符实现。

一、什么是联合查询？

联合查询用于将两个或多个 SELECT 语句的结果集合并成一个结果集。每个 SELECT 语句返回的列数必须相同，并且对应列的数据类型必须兼容。

基本语法

SELECT 列1, 列2, ... FROM 表1
UNION [ALL]
SELECT 列1, 列2, ... FROM 表2
[UNION [ALL]
SELECT 列1, 列2, ... FROM 表3]
...
[ORDER BY 列];

• UNION：合并结果集并自动去重（移除重复行）。

• UNION ALL：合并结果集但保留所有行（包括重复行），通常性能更好，因为没有去重开销。

• 最终结果集的列名取自第一个 SELECT 语句的列名。

• 可以在最后使用 ORDER BY 对整个联合结果排序。

二、基础示例

假设我们有两张表：sales_2023 和 sales_2024，分别存储 2023 年和 2024 年的销售记录。

sales_2023

sales_2024

使用 UNION（去重）

SELECT product FROM sales_2023
UNION
SELECT product FROM sales_2024;

结果：

注意：“手机”和“电脑”虽然在两张表中都出现，但 UNION 只保留了一次。

使用 UNION ALL（保留所有）

SELECT product FROM sales_2023
UNION ALL
SELECT product FROM sales_2024;

结果：

“手机”和“电脑”各出现两次，因为 UNION ALL 保留了所有行。

三、UNION 与 UNION ALL 的对比

经验法则：如果你确定两个结果集之间没有重复，或者你需要保留所有重复（如日志合并），应使用 UNION ALL 以获得最佳性能。只有当确实需要去重时才使用 UNION。

四、列数和数据类型的要求

1. 列数必须相等

所有 SELECT 语句必须返回相同数量的列。

-- 错误：列数不相等
SELECT name, age FROM students
UNION
SELECT name FROM teachers;  -- 第二句只有一列

2. 数据类型必须兼容

对应列的数据类型必须可以隐式转换。通常，MySQL 会尝试自动转换，但为了清晰，最好确保对应列类型一致或兼容。

-- 可能出错或产生意外结果
SELECT id, price FROM products   -- price 是 DECIMAL
UNION
SELECT id, name FROM categories; -- name 是 VARCHAR

虽然 MySQL 可能允许这样写，但结果可能不符合预期。应确保语义上对应列是同一类数据。

3. 列名由第一个 SELECT 决定

联合结果的列名取自第一个 SELECT 语句的列名或别名。

SELECT product AS item FROM sales_2023
UNION ALL
SELECT product FROM sales_2024;

结果的列名是 item。

五、使用 ORDER BY 对联合结果排序

如果要对整个联合结果排序，ORDER BY 必须放在最后一个 SELECT 语句之后。并且，排序时可以使用第一个 SELECT 语句中的列名或列的位置（但推荐使用列名）。

SELECT product, amount FROM sales_2023
UNION ALL
SELECT product, amount FROM sales_2024
ORDER BY amount DESC;

注意：不能在每个 SELECT 内部使用单独的 ORDER BY，除非结合 LIMIT（因为子查询中的 ORDER BY 通常被优化器忽略）。如果需要对每个子查询先排序再合并，可以使用派生表。

六、注意事项与常见陷阱

1. 去重的代价

UNION 的去重过程需要对结果集进行排序或创建哈希表，如果数据量很大，会消耗大量内存和 CPU。如果不需要去重，务必使用 UNION ALL。

2. 对 NULL 的处理

UNION 在去重时，会将多个 NULL 视为相等，只保留一个 NULL。这是符合 SQL 标准的。

3. 与 JOIN 的区别

• JOIN 水平地合并列（增加列数）。

• UNION 垂直地合并行（增加行数）。两者用途完全不同，不能相互替代。

4. 使用括号组合多个 UNION

当有多个 UNION 操作时，可以使用括号明确顺序，但通常 UNION 是从左到右执行的。如果混合使用 UNION 和 UNION ALL，注意 UNION 的优先级高于 UNION ALL？实际上，所有 UNION 操作符具有相同的优先级，按出现顺序执行。但为了清晰，建议用括号分组。

七、实际应用场景

1. 合并历史数据与当前数据

例如，将去年的销售记录与今年的销售记录合并，生成一份完整的报表。

2. 补全维度表

有时需要从多个表中提取维度值的唯一列表，比如获取系统中所有出现过的人员名单（从员工表、客户表、供应商表等）。

SELECT name FROM employees
UNION
SELECT name FROM customers
UNION
SELECT contact_name FROM suppliers;

3. 实现全外连接

MySQL 不支持 FULL OUTER JOIN，但可以通过 LEFT JOIN UNION RIGHT JOIN 模拟。

SELECT * FROM table1
LEFT JOIN table2 ON table1.id = table2.id
UNION
SELECT * FROM table1
RIGHT JOIN table2 ON table1.id = table2.id;

4. 分页合并

将多个分页查询的结果合并，但这种情况较少见。

八、综合练习

假设有三个表：

• books（图书）：id, title, author

• magazines（杂志）：id, title, issue

• newspapers（报纸）：id, title, date

需求1：获取所有出版物（图书、杂志、报纸）的标题列表（去重）。

SELECT title FROM books
UNION
SELECT title FROM magazines
UNION
SELECT title FROM newspapers;

需求2：获取所有出版物及其来源类型（保留重复，并添加一个标识列）。

SELECT title, 'book' AS source FROM books
UNION ALL
SELECT title, 'magazine' AS source FROM magazines
UNION ALL
SELECT title, 'newspaper' AS source FROM newspapers;

需求3：找出在图书和杂志中都出现过的标题（即交集）。

SELECT title FROM books
INTERSECT  -- MySQL 8.0 开始支持 INTERSECT，但本例我们用 UNION 模拟
SELECT title FROM magazines;

如果 MySQL 版本不支持 INTERSECT，可以用 IN 或 EXISTS 实现，但这不是本节重点。

九、小结

• UNION 和 UNION ALL 用于将多个查询结果垂直合并。

• 所有 SELECT 语句必须返回相同数量的列，且对应列类型兼容。

• UNION 会自动去重，UNION ALL 保留所有行。

• 性能上 UNION ALL 优于 UNION，无去重需求时应优先使用。

• 最终结果集的列名由第一个 SELECT 决定。

• ORDER BY 必须放在最后，对整个合并结果排序。

联合查询为我们提供了一种灵活的方式，将多个来源的数据整合在一起，是 SQL 工具箱中的重要成员。