【ORACLE】什么时候ROWNUM等于0和ROWNUM小于0，两个条件不等价？

背景

有人在Dave的群里问了个问题，大概是这样的：
有一段sql，如何理解其中的rownum<=2

  
  
  

   
   
   select a.id, b.id from test_tb a left join test_tb b on a.id = b.id and rownum <= 2;
  
  
  

因为“rownum<=2”这个条件，并不是在where后，而是作为left join的条件，那么a.id肯定是输出了全部值，但b.id会是什么情况？

实际查询结果是，两列全部值都输出了，没有空值，仿佛“rownum <= 2”这个条件并不存在。

分析

先从执行计划上入手

  
  
  

   
   
   create table test_tb(id number);insert into test_tb select rownum from dual connect by rownum <= 10;commit;EXPLAIN PLAN FORselect a.id, b.id from test_tb a left join test_tb b on a.id = b.id and rownum <= 2; select * from table(dbms_xplan.display); 
  
  
  

  
  
  

   
   
   SQL> select * from table(dbms_xplan.display);PLAN_TABLE_OUTPUT--------------------------------------------------------------------------------Plan hash value: 3673628547--------------------------------------------------------------------------------| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| Ti--------------------------------------------------------------------------------| 0 | SELECT STATEMENT | | 10 | 260 | 4 (0)| 00| 1 | COUNT | | | | ||* 2 | HASH JOIN OUTER | | 10 | 260 | 4 (0)| 00| 3 | TABLE ACCESS FULL | TEST_TB | 10 | 130 | 2 (0)| 00| 4 | VIEW | VW_DCL_2E38C6CE | 2 | 26 | 2 (0)| 00| 5 | TABLE ACCESS FULL| TEST_TB | 10 | 130 | 2 (0)| 00--------------------------------------------------------------------------------Predicate Information (identified by operation id):--------------------------------------------------- 2 - access("A"."ID"="ITEM_1"(+))Note-----PLAN_TABLE_OUTPUT-------------------------------------------------------------------------------- - dynamic statistics used: dynamic sampling (level=2)21 rows selected
  
  
  

产生了一个2行的view，但解释不了为什么右表的数据全部查出来了

然后我做了个尝试，把条件改成rownum<=0 ，结果竟然和rownum<=2一样。
改成rownum<0,结果也没变；只有当条件为rownum=0时，右侧数据没了.

问题来了：
我们知道，rownum永远都是大于等于1的，rownum<0和rownum=0 都明显是false，理论上应该等价，但此处却出现了差异！

原有认知被打破了!

再尝试rownum=1

  
  
  

   
   
   select a.id, b.id from test_tb a left join test_tb b on a.id = b.id and rownum=1;
  
  
  

两列数据都出来了；如果改成rownum=2，那么左边数据是全的，右边没有数据。
所以，总结现象:

条件	左侧是否有数据	右侧是否有数据
rownum<1	有	有
rownum<0	有	有
rownum>0	有	有
rownum=1	有	有
rownum=0	有	无
rownum=2	有	无

这个规律是，首先rownum大于等于一个“大于1的值”，肯定没数据，可以排除；
然后rownum等于0，肯定也没数据，也可以排除；
剩下的就是分两类

• 等于1和大于0是一类，是可以有数据的；
• 小于1和小于0是一类，不应该有数据，但实际上查出了数据；

矛盾点就在于最后一点。

对于等于1和大于0，可以猜测右侧数据存在一个隐藏字段，每一行的值都为1。

于是查看一下 “rownum=0”时的执行计划

  
  
  

   
   
   SQL> explain plan for select a.id, b.id 2 from test_tb a 3 left join test_tb b 4 on a.id = b.id 5 and rownum=0;ExplainedSQL> select * from table(dbms_xplan.display);PLAN_TABLE_OUTPUT--------------------------------------------------------------------------------Plan hash value: 404971544--------------------------------------------------------------------------------| Id | Operation | Name | Rows | Bytes | Cost (%CPU)| T--------------------------------------------------------------------------------| 0 | SELECT STATEMENT | | 10 | 160 | 2 (0)| 0| 1 | COUNT | | | | ||* 2 | HASH JOIN OUTER | | 10 | 160 | 2 (0)| 0| 3 | TABLE ACCESS FULL | TEST_TB | 10 | 30 | 2 (0)| 0| 4 | VIEW | VW_DCL_2E38C6CE | 1 | 13 | 5 (100)| 0|* 5 | FILTER | | | | || 6 | TABLE ACCESS FULL| TEST_TB | 10 | 30 | 2 (0)| 0--------------------------------------------------------------------------------Predicate Information (identified by operation id):--------------------------------------------------- 2 - access("A"."ID"="ITEM_1"(+)) 5 - filter(0=1)19 rows selected
  
  
  

和rownum不是等于0的时候，多了一个 “filter(0=1)”
也就是说，“rownum=0” 被oracle 自动优化成了 “1=0” ,这是作为一个过滤条件，并且此处rownum始终是等于1的，印证了我之前的猜想。

为了排除版本特性的问题，我测试了11g/12c/19c/21c，表现均一致。

尝试等价改写

先不考虑小于0和小于1的情况，那么sql可以这么改

  
  
  

   
   
   --改写前 select a.id, b.id from test_tb a left join test_tb b on a.id = b.id and rownum <0;--改写后  select a.id, b.id from test_tb a left join (select rn,b.* from (select rownum rn from dual),test_tb b ) b on a.id = b.id and rn <0;
  
  
  

但是这个肯定不满足小于0 和小于1的情况，于是再改一下

  
  
  

   
   
   select a.id, b.id from test_tb a left join (select nvl(rn, -1E125) rn, b.* from test_tb b left join (select rownum rn from dual where rownum < 0) on 1 = 1) b on a.id = b.id and rn < 0;
  
  
  

同时改“rownum < 0”、“rn < 0” 两处条件即可一一对应几乎所有场景，除了 “rownum=-1E125”的场景。当然再加个判断就可以完全对应了，不过意义不大。其实重点在于，处理这个逻辑时，期待引入一个无法用number类型表示的“最小的负数”。

以下附完整测试验证代码，标准组和对照组的输出完全一致

  
  
  

   
   
   --测试数据准备  create table test_tb(id number);insert into test_tb select rownum from dual connect by rownum <= 10;commit;-- 小于0 标准组 select a.id, b.id from test_tb a left join test_tb b on a.id = b.id and rownum <0;-- 小于0 对照组 select a.id, b.id from test_tb a left join (select nvl(rn, -1E125) rn, b.* from test_tb b left join (select rownum rn from dual where rownum < 0) on 1 = 1) b on a.id = b.id and rn < 0;-- 等于0 标准组 select a.id, b.id from test_tb a left join test_tb b on a.id = b.id and rownum =0;-- 等于0 对照组 select a.id, b.id from test_tb a left join (select nvl(rn, -1E125) rn, b.* from test_tb b left join (select rownum rn from dual where rownum = 0) on 1 = 1) b on a.id = b.id and rn = 0;-- 等于1 标准组 select a.id, b.id from test_tb a left join test_tb b on a.id = b.id and rownum <0;-- 等于1 对照组 select a.id, b.id from test_tb a left join (select nvl(rn, -1E125) rn, b.* from test_tb b left join (select rownum rn from dual where rownum =1) on 1 = 1) b on a.id = b.id and rn =1;-- 小于1 标准组 select a.id, b.id from test_tb a left join test_tb b on a.id = b.id and rownum <1;-- 小于1 对照组 select a.id, b.id from test_tb a left join (select nvl(rn, -1E125) rn, b.* from test_tb b left join (select rownum rn from dual where rownum < 1) on 1 = 1) b on a.id = b.id and rn < 1;-- 大于1 标准组 select a.id, b.id from test_tb a left join test_tb b on a.id = b.id and rownum >1;-- 大于1 对照组 select a.id, b.id from test_tb a left join (select nvl(rn, -1E125) rn, b.* from test_tb b left join (select rownum rn from dual where rownum > 1) on 1 = 1) b on a.id = b.id and rn > 1;
  
  
  

后记

rownum，在不同数据库上实现的情况不一样，或者说，就连join语法的执行逻辑也可能存在差异，因为我测了下其他几个支持rownum的数据库：

• 在openGauss 3.0.0中， rownum<=2,输出的结果是左边全部数据,右边数据2行;
• 在达梦8中，输出结果和openGauss 3.0.0一致；
• 在EDB14.4中，输出结果也和openGauss 3.0.0一致
• 在kinbase8中，rownum不能用于join…

也就是说，在大部分数据库中，都把rownum的限制条件简单认为是对右表限制条件,当然这更容易理解。

但是查询结果和oracle不一致，我无法判断这是ORACLE的特性还是BUG，欢迎大家来讨论或拍砖。

• 本文作者：DarkAthena
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