在SQL優(yōu)化中，謹(jǐn)慎操作NULL值至關(guān)重要。NULL值作為特殊的標(biāo)記，表示數(shù)據(jù)缺失或未知，其在數(shù)據(jù)庫中的處理需特別小心，稍有不慎就可能引發(fā)一系列問題。

一、NULL值帶來的影響

（一）對(duì)查詢性能的影響

1. 索引失效：當(dāng)在索引列上進(jìn)行NULL值判斷時(shí)，索引可能會(huì)失效，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫引擎放棄使用索引而進(jìn)行全表掃描。這將極大地降低查詢效率，尤其是在大數(shù)據(jù)量的表中，全表掃描的時(shí)間成本非常高。

2. 增加計(jì)算復(fù)雜性：NULL值的存在會(huì)使查詢的計(jì)算變得更加復(fù)雜。在進(jìn)行聚合計(jì)算、排序等操作時(shí)，需要額外的處理來排除或考慮NULL值，這會(huì)增加數(shù)據(jù)庫的計(jì)算量和處理時(shí)間。例如，在使用SUM、AVG等聚合函數(shù)時(shí)，如果列中存在NULL值，這些值將被忽略，但計(jì)算過程仍需要考慮其存在，從而影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和性能。

（二）對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響

1. 意外結(jié)果：如果在查詢中沒有正確處理NULL值，可能會(huì)導(dǎo)致意外的結(jié)果。例如，在比較操作中使用NULL值時(shí)，除了NULL與NULL相等之外，其他與NULL的比較結(jié)果都是未知的，這可能導(dǎo)致查詢結(jié)果不符合預(yù)期[^3^]。

2. 數(shù)據(jù)一致性問題：在一些復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯中，如果對(duì)NULL值的處理不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致性。例如，在多表連接查詢中，如果某個(gè)連接條件涉及的列為NULL，可能會(huì)導(dǎo)致連接結(jié)果不正確，進(jìn)而影響到整個(gè)查詢的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

二、解決方案

1. 合理設(shè)計(jì)表結(jié)構(gòu)：在創(chuàng)建表時(shí)，盡量避免將字段設(shè)置為允許NULL值，除非確實(shí)有明確的業(yè)務(wù)需求。對(duì)于一些關(guān)鍵字段，如主鍵、外鍵等，應(yīng)確保其不為NULL，以保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

2. 使用默認(rèn)值：為可能為NULL的字段設(shè)置合理的默認(rèn)值，這樣可以避免插入NULL值，同時(shí)也能保證數(shù)據(jù)的完整性。

3. 謹(jǐn)慎處理查詢中的NULL值：在編寫SQL查詢語句時(shí)，要充分考慮NULL值的影響，避免直接對(duì)NULL值進(jìn)行判斷和計(jì)算?？梢允褂肐S NULL、IS NOT NULL等運(yùn)算符來顯式地處理NULL值，或者使用COALESCE、NULLIF等函數(shù)來替換NULL值為指定的值。

三、謹(jǐn)慎操作NULL值

大多數(shù)編程語言都包含布爾數(shù)據(jù)，該類型數(shù)據(jù)僅有兩個(gè)值 TRUE 和 FALSE。這種邏輯體系被稱為二值邏輯，即任何事物要么是真（TRUE），要么是假（FALSE）。然而在 SQL中，如下圖所示，存在第三個(gè)值—未知，也就是 UNKNOWN，因此 SQL 的邏輯體系被 稱為三值邏輯。UNKNOWN 在我們的日常生活中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，例 如在填寫問卷時(shí)，如果用戶不愿透露某些信息，相應(yīng)的錄入項(xiàng)就會(huì)缺失。在公司組織結(jié)構(gòu)中，也可能出現(xiàn)某些職位（如董事長或總經(jīng)理）沒有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的情況。為了在 SQL 中表示這類情況，我們需要設(shè)定一個(gè)特殊的標(biāo)記。這個(gè)標(biāo)記在 SQL 中既不是 一個(gè)具體的值，也不是一個(gè)變量，它就是 NULL。在數(shù)據(jù)表中，NULL 通常顯示為一個(gè)空字段，表示數(shù)據(jù)項(xiàng)的值未知，不確定是否存在，或者根本就沒有 相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

圖片

圖 三值邏輯示意

在大多數(shù)編程語言中，嘗試訪問 NULL 值通常會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。然而在 SQL 中，這不會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤，但會(huì)影響運(yùn)算結(jié)果。例如在下面所示的查詢語句中，對(duì) NULL 值進(jìn)行減法操作會(huì)返回 NULL，這可能會(huì)影響我們的最終計(jì)算結(jié)果。

SELECT 1 - NULL;
-- 返回 NULL

當(dāng)我們使用比較運(yùn)算符（如 =、<>、<、> 等）將 NULL 與其他值進(jìn)行比較時(shí)，結(jié)果既不是真（TRUE）也不是假（FALSE），而是未知（UNKNOWN）。這是因?yàn)?NULL 代表的是未知，它可能代表任何值。正如以下所示的查詢語句中，無論是將 NULL 與數(shù)值比較，還 是將兩個(gè) NULL 值相比較，返回的結(jié)果都是 NULL。這是因?yàn)?NULL 與任何值都不等同， 即使是兩個(gè) NULL 之間也不相等。因此不能斷言兩個(gè)未知的值是相同的，同樣也不能斷言 它們是不同的。

SELECT NULL = 0;
SELECT NULL <> 0; 
SELECT NULL <= 0; 
SELECT NULL = NULL; 
SELECT NULL != NULL;
-- 都返回 NULL

需要注意的是，在 SQL 中，WHERE、HAVING 以及 CASE WHEN 子句僅返回邏輯運(yùn)算結(jié)果為真的數(shù)據(jù)記錄，而不會(huì)返回結(jié)果為假或未知的記錄。這可能會(huì)在使用過程中引起一些混淆。下面以一個(gè)例子來說明。假設(shè)有一個(gè)存儲(chǔ)用戶 id、用戶姓名和用戶年齡的臨時(shí) 用戶表 tmp_user，數(shù)據(jù)抽樣如下所示。

SELECT *
FROM tmp_user; 
-- user_id name age 
123 bob 15
345 ac 17 
348 NULL NULL

當(dāng)執(zhí)行以下的查詢語句，即過濾 age 不為空、不為 15 的記錄。

SELECT `name`
FROM tmp_user 
WHERE age NOT IN (NULL, 15);

我們發(fā)現(xiàn)結(jié)果返回空集，因?yàn)槭褂玫氖堑戎当容^，所以如果 NOT IN 碰到了 NULL 值，也不會(huì)有任何返回。當(dāng)函數(shù)或表達(dá)式的參數(shù)中包含 NULL 值時(shí)，其結(jié)果通常也是 NULL。例如，在嘗試計(jì)算 NULL 值的絕對(duì)值（使用 ABS 函數(shù)）時(shí)將返回 NULL。對(duì) NULL 值進(jìn)行加、減、乘、除等數(shù)值運(yùn)算，結(jié)果也將是 NULL。這種處理 NULL 值的方式需要在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理時(shí)特別注意，以避免出現(xiàn)意外的空結(jié)果集。

-- 都返回 NULL
SELECT ABS(NULL);
SELECT 1 + NULL;

而在使用聚合函數(shù)（如 SUM、COUNT、AVG 等）時(shí)，這些函數(shù)通常會(huì)在計(jì)算之前排除 NULL 值。以下面的查詢語句為例，假設(shè)我們要統(tǒng)計(jì)用戶臨時(shí)表中年齡的分布，包括求和、計(jì)算平均值、計(jì)數(shù)等操作。

SELECT SUM(age)
,AVG(age)
,COUNT(age)
,COUNT(*)
FROM tmp_user; 
-- 返回結(jié)果
32 16.0 2 3

可以看到，COUNT(*) 總是返回?cái)?shù)據(jù)的行數(shù)，不受空值的影響，而 SUM、COUNT、AVG 都只計(jì)算 age 列不為空的數(shù)據(jù)。 

而 在 SQL 的 分 組 聚 合 操 作 中， 總 是 將 所 有 的 NULL 值 分 到 同 一 個(gè) 組， 包 括DISTINCT、GROUP BY 以及窗口函數(shù)中的 PARTITION BY。當(dāng) NULL 較多時(shí)，會(huì)導(dǎo)致潛在的數(shù)據(jù)傾斜風(fēng)險(xiǎn)，從而拖慢任務(wù)執(zhí)行速度。在連接操作時(shí)，連接鍵中存在 NULL，判定NULL = NULL 不成立，NULL <> NULL 也不成立，因此可能會(huì)導(dǎo)致返回的結(jié)果集與預(yù)期不符。 

而在排序操作中，SQL 標(biāo)準(zhǔn)沒有定義 NULL 值的排序順序，但是為 ORDER BY 定義了Nulls First 和 Nulls Last 選項(xiàng)，用于明確指定空值排在其他數(shù)據(jù)之前或者之后。例如 Spark默認(rèn)將 NULL 作為最小值，升序時(shí)排在最前，而 Oracle 和 PostgreSQL 則默認(rèn)將 NULL 作為最大值，升序時(shí)排在最后。

-- Spark SQL 
SELECT age 
FROM tmp_user 
ORDER BY age ASC; 
-- age 列，可以看到 NULL 升序排最前
NULL 
15 
17

NULL 值作為一種特殊的存在，無論它出現(xiàn)在哪種運(yùn)算中，都可能導(dǎo)致意料之外的結(jié)果。因此在數(shù)據(jù)處理之前，我們通常需要對(duì) NULL 值進(jìn)行篩選和處理，以避免出現(xiàn)潛在的問題。