記一次在數據庫中查詢：“包含”或者“僅包含”某些商品的訂單的方法

有這樣一個需求：

1. 從數據庫中查出包含“商品1”和“商品2”的訂單；
2. 從數據庫中查出包含“商品1”或“商品2”的訂單；
3. 從數據庫中查出僅包含“商品1”和“商品2”的訂單；
4. 從數據庫中查出僅包含“商品1”或“商品2”的訂單；

這里只用“商品1”、“商品2”舉例，可以擴展到多個商品的需求。

涉及到的表大概如下圖：

該怎么做呢？以第一點需求為例，一種可行的方法是：先查出所有包含“商品1”的訂單，然后遍歷這些訂單，選出包含“商品2”的訂單，如果要查詢包含更多商品的訂單，需要進行多次遍歷，層層篩選，效率低下。況且，在實際情況下，往往需要支持分頁查詢，這種方式基本不可行，或者實現起來很復雜。

第二種方法是這樣的：假設查詢包含“商品1”、“商品2”、“商品3”的訂單，其goods_id 分別為1、2、3，sql如下：

SELECT * FROM `order` 
WHERE order_id IN ( 
SELECT tmp.order_id FROM ( SELECT order_id FROM order_item WHERE goods_id = 1 ) AS tmp 
INNER JOIN ( SELECT order_id FROM order_item WHERE goods_id = 2 ) AS t2 ON tmp.order_id = t2.order_id 
INNER JOIN ( SELECT order_id FROM order_item WHERE goods_id = 3 ) AS t3 ON tmp.order_id = t3.order_id 
)
LIMIT 0,10

如果要求僅包含的話，可以這樣寫：

SELECT * FROM `order` 
WHERE order_id IN ( 
SELECT tmp.order_id FROM ( SELECT order_id FROM order_item WHERE goods_id = 1 ) AS tmp 
INNER JOIN ( SELECT order_id FROM order_item WHERE goods_id = 2 ) AS t2 ON tmp.order_id = t2.order_id 
INNER JOIN ( SELECT order_id FROM order_item WHERE goods_id = 3 ) AS t3 ON tmp.order_id = t3.order_id 
WHERE (SELECT count(*) from order_item WHERE order_id = tmp.order_id) = 3
)
LIMIT 0,10

增加where條件，限制該訂單只有三個商品即可。

以上說明的需求點1和3的實現方式，需求點2和4可以用類似的方式實現。

這種實現方式確實能夠滿足需求，但是有一個比較嚴重的問題：當關聯的商品多了以后，多個inner join的使用，會使查詢效率非常低，尤其是訂單量大的時候，會更慢，如果再加上其他查詢條件，如：下單時間、發貨時間、訂單狀態等等各類條件以后，（此處已無法描述）。親測查詢7到8個商品，幾十萬訂單的時候，已經慢到不要不要的了。

最后一種實現方式，也即本文的重點，這種方式需要對數據結構做一小小改動，如下圖：

如圖所示，goods表和order表都增加了一個字段：bit。

先說goods表中的bit，該字段表示對商品編碼，取值為2的n次方（n>=0），假設goods表有5個商品，那么bit值依次為1、2、4、8、16、32.

再說order表中的bit，該字段表示該訂單所包含商品的bit值之和，假設某訂單包含bit值為1和2的商品，那么其bit為3.

如何實現需求呢？先說需求1，假設“商品1”的bit為1，“商品2”的bit為2，那么查詢包含“商品1”和“商品2”的訂單的sql如下：

SELECT * from `order` where bit & 3 = 3

這里的3為“商品1”和“商品2”bit之和。這個要怎么理解呢，從goods的bit說起，商品的bit用二進制表示如下圖：

通過上圖，可以想象order表中的bit的值的二進制形式，如果訂單包含商品1、2，則二進制位11；如果包含商品1、3，則二進制位101；如果包含商品1、2、3，則二進制位111，。。。商品的各種組合，其bit值相加不會產生進位，因為每個商品bit值的“1”位對應其他商品bit值都為“0”位，所以商品的各種組合對應的訂單的bit值唯一，這也是為何商品的bit要求取值為2的n次方（n>=0）。

因此，上述sql中，如果order的bit 和 所要查詢商品的bit之和按位與運算，如果結果為查詢商品的bit之和，那么說明order的bit相應位為1，訂單中有該商品。

需求2，包含“商品1”或“商品2”怎么表示？sql如下：

SELECT * from `order` where bit & 3 > 0 

意思是說，訂單bit的相應位至少有一個商品的bit即可。

需求3：僅包含“商品1”和“商品2”怎么表示？sql如下：

SELECT * from `order` where bit = 3

需求4：僅包含“商品1”或“商品2”怎么表示？這種情況下要求訂單中只有一個商品，為“商品1”或“商品2”。sql如下：

SELECT * from `order` where bit & (bit - 1) =0 and bit & 3 != 0

這里 bit & (bit -1) = 0 保證訂單中只有一個商品，bit & 3  != 0 保證訂單中的商品為“商品1”或者“商品2”。

這種方法效率很高，滿足需求的同時也簡化了sql。