记一次在数据库中查询：“包含”或者“仅包含”某些商品的订单的方法

有这样一个需求：

1. 从数据库中查出包含“商品1”和“商品2”的订单；
2. 从数据库中查出包含“商品1”或“商品2”的订单；
3. 从数据库中查出仅包含“商品1”和“商品2”的订单；
4. 从数据库中查出仅包含“商品1”或“商品2”的订单；

这里只用“商品1”、“商品2”举例，可以扩展到多个商品的需求。

涉及到的表大概如下图：

该怎么做呢？以第一点需求为例，一种可行的方法是：先查出所有包含“商品1”的订单，然后遍历这些订单，选出包含“商品2”的订单，如果要查询包含更多商品的订单，需要进行多次遍历，层层筛选，效率低下。况且，在实际情况下，往往需要支持分页查询，这种方式基本不可行，或者实现起来很复杂。

第二种方法是这样的：假设查询包含“商品1”、“商品2”、“商品3”的订单，其goods_id 分别为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

如果要求仅包含的话，可以这样写：

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条件，限制该订单只有三个商品即可。

以上说明的需求点1和3的实现方式，需求点2和4可以用类似的方式实现。

这种实现方式确实能够满足需求，但是有一个比较严重的问题：当关联的商品多了以后，多个inner join的使用，会使查询效率非常低，尤其是订单量大的时候，会更慢，如果再加上其他查询条件，如：下单时间、发货时间、订单状态等等各类条件以后，（此处已无法描述）。亲测查询7到8个商品，几十万订单的时候，已经慢到不要不要的了。

最后一种实现方式，也即本文的重点，这种方式需要对数据结构做一小小改动，如下图：

如图所示，goods表和order表都增加了一个字段：bit。

先说goods表中的bit，该字段表示对商品编码，取值为2的n次方（n>=0），假设goods表有5个商品，那么bit值依次为1、2、4、8、16、32.

再说order表中的bit，该字段表示该订单所包含商品的bit值之和，假设某订单包含bit值为1和2的商品，那么其bit为3.

如何实现需求呢？先说需求1，假设“商品1”的bit为1，“商品2”的bit为2，那么查询包含“商品1”和“商品2”的订单的sql如下：

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

这里的3为“商品1”和“商品2”bit之和。这个要怎么理解呢，从goods的bit说起，商品的bit用二进制表示如下图：

通过上图，可以想象order表中的bit的值的二进制形式，如果订单包含商品1、2，则二进制位11；如果包含商品1、3，则二进制位101；如果包含商品1、2、3，则二进制位111，。。。商品的各种组合，其bit值相加不会产生进位，因为每个商品bit值的“1”位对应其他商品bit值都为“0”位，所以商品的各种组合对应的订单的bit值唯一，这也是为何商品的bit要求取值为2的n次方（n>=0）。

因此，上述sql中，如果order的bit 和 所要查询商品的bit之和按位与运算，如果结果为查询商品的bit之和，那么说明order的bit相应位为1，订单中有该商品。

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 

意思是说，订单bit的相应位至少有一个商品的bit即可。

需求3：仅包含“商品1”和“商品2”怎么表示？sql如下：

SELECT * from `order` where bit = 3

需求4：仅包含“商品1”或“商品2”怎么表示？这种情况下要求订单中只有一个商品，为“商品1”或“商品2”。sql如下：

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

这里 bit & (bit -1) = 0 保证订单中只有一个商品，bit & 3  != 0 保证订单中的商品为“商品1”或者“商品2”。

这种方法效率很高，满足需求的同时也简化了sql。