SQL子查询指的是嵌套在SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE等SQL语句中的查询语句，它可以作为外层查询的条件、数据源或者计算结果使用，能够帮助我们实现复杂的查询需求，减少多步查询的操作成本。
SQL子查询的常见类型与写法
1. 标量子查询
标量子查询返回的结果是单个值，通常用在WHERE子句或者SELECT列表中作为计算字段。比如我们需要查询工资高于部门平均工资的员工信息，就可以用标量子查询计算部门平均工资。
-- 查询工资高于所在部门平均工资的员工
SELECT e.emp_id, e.emp_name, e.salary, e.dept_id
FROM employee e
WHERE e.salary > (
-- 标量子查询，返回当前部门的平均工资
SELECT AVG(salary)
FROM employee
WHERE dept_id = e.dept_id
);
2. 列子查询
列子查询返回的是单列多行的数据集，通常配合IN、ANY、ALL等操作符使用。比如查询所有在销售部或者研发部的员工信息，就可以先通过子查询获取这两个部门的ID。
-- 查询销售部和研发部的员工
SELECT emp_id, emp_name, dept_id
FROM employee
WHERE dept_id IN (
-- 列子查询，返回销售部和研发部的部门ID
SELECT dept_id
FROM department
WHERE dept_name IN ('销售部', '研发部')
);
3. 表子查询
表子查询返回的是多行多列的数据集，通常作为外层查询的数据源，放在FROM子句后面，需要给子查询起一个别名。比如查询每个部门工资最高的员工，就可以先通过子查询按部门分组获取最高工资，再关联员工表。
-- 查询每个部门工资最高的员工
SELECT e.emp_id, e.emp_name, e.salary, e.dept_id
FROM employee e
INNER JOIN (
-- 表子查询，获取每个部门的最高工资
SELECT dept_id, MAX(salary) AS max_salary
FROM employee
GROUP BY dept_id
) t ON e.dept_id = t.dept_id AND e.salary = t.max_salary;
4. 相关子查询与不相关子查询
不相关子查询指的是子查询的执行不依赖外层查询的字段，子查询可以独立执行，比如上面的列子查询示例就是典型的不相关子查询。相关子查询则依赖外层查询的字段，子查询不能独立执行，比如第一个标量子查询的示例就是相关子查询，子查询中的dept_id = e.dept_id依赖外层查询的员工表部门ID。
SQL子查询的执行流程解析
1. 不相关子查询的执行流程
不相关子查询的执行逻辑比较简单，数据库会先执行子查询，得到子查询的结果集，再将这个结果集作为外层查询的输入条件或者数据源，执行外层查询。整个过程子查询只会执行一次，执行完成后结果会被缓存，外层查询多次引用子查询结果时不会重复执行子查询。
以之前的列子查询为例，执行步骤为：
- 第一步：执行子查询
SELECT dept_id FROM department WHERE dept_name IN ('销售部', '研发部')，得到部门ID列表，比如(1, 3)。 - 第二步：将外层查询的
dept_id与子查询返回的ID列表做匹配，筛选出符合条件的员工记录。
2. 相关子查询的执行流程
相关子查询的执行逻辑和不相关子查询不同，由于子查询依赖外层查询的字段，所以子查询不能独立执行。数据库会先遍历外层查询的每一条记录，将当前记录的对应字段值传递给子查询，执行子查询得到结果，再判断外层查询的当前记录是否符合条件，符合则保留，不符合则丢弃，然后处理下一条外层记录，重复这个过程直到外层所有记录处理完成。
以标量子查询查询高于部门平均工资的员工为例，执行步骤为：
- 第一步：从员工表中取出第一条员工记录，获取该员工的
dept_id值，比如是2。 - 第二步：执行子查询
SELECT AVG(salary) FROM employee WHERE dept_id = 2，得到部门2的平均工资。 - 第三步：比较当前员工的工资和子查询返回的平均工资，如果员工工资更高，则保留该员工记录，否则丢弃。
- 第四步：处理员工表的下一条记录，重复上面的步骤，直到所有员工记录处理完成。
3. 子查询的优化执行逻辑
现代数据库优化器会对子查询做很多优化，比如将子查询转换为连接查询，减少相关子查询的重复执行次数。比如上面的相关子查询示例，优化器可能会将其重写为表连接的形式，一次性获取所有部门的平均工资，再和员工表做匹配，避免对每条员工记录都执行一次子查询，提升查询性能。
如果子查询的结果集很小，优化器也可能选择先执行子查询，将结果缓存，再执行外层查询，和不相关子查询的执行逻辑类似。我们可以通过EXPLAIN命令查看数据库对子查询的执行计划，了解子查询的实际执行方式，针对性做优化。
-- 查看子查询的执行计划
EXPLAIN
SELECT e.emp_id, e.emp_name, e.salary, e.dept_id
FROM employee e
WHERE e.salary > (
SELECT AVG(salary)
FROM employee
WHERE dept_id = e.dept_id
);
子查询编写注意事项
编写子查询时需要注意几个问题，避免写出性能问题或者逻辑错误的语句。首先，相关子查询如果外层表数据量很大，子查询又比较复杂，会导致查询性能非常差，这种场景下尽量考虑重写为连接查询。其次，子查询作为数据源放在FROM子句后面时，必须给子查询起别名，否则数据库会报错。另外，子查询返回的结果类型需要和外层查询的使用场景匹配，比如标量子查询用在比较场景中时，必须保证子查询最多返回一条记录，否则会报单行子查询返回多行的错误。