查询 null 语义

项目
08/24/2023

介绍

SQL 数据库在执行比较时基于三值逻辑（true、false、null）进行操作，而不是基于 C# 的布尔逻辑。将 LINQ 查询转换为 SQL 时，EF Core 会尝试通过为某些查询元素引入额外的 null 检查来补偿差异。为了说明这一点，我们定义以下实体：

public class NullSemanticsEntity
{
    public int Id { get; set; }
    public int Int { get; set; }
    public int? NullableInt { get; set; }
    public string String1 { get; set; }
    public string String2 { get; set; }
}

并发出几个查询：

var query1 = context.Entities.Where(e => e.Id == e.Int);
var query2 = context.Entities.Where(e => e.Id == e.NullableInt);
var query3 = context.Entities.Where(e => e.Id != e.NullableInt);
var query4 = context.Entities.Where(e => e.String1 == e.String2);
var query5 = context.Entities.Where(e => e.String1 != e.String2);

前两个查询生成简单的比较。在第一个查询中，这两个列都不可为 null，因此不需要进行 null 检查。在第二个查询中，NullableInt 可能包含 null，但 Id 不可为 null；将 null 与非 null 进行比较会生成 null，将通过 WHERE 操作对其进行筛除。因此，无需任何其他条款。

SELECT [e].[Id], [e].[Int], [e].[NullableInt], [e].[String1], [e].[String2]
FROM [Entities] AS [e]
WHERE [e].[Id] = [e].[Int]

SELECT [e].[Id], [e].[Int], [e].[NullableInt], [e].[String1], [e].[String2]
FROM [Entities] AS [e]
WHERE [e].[Id] = [e].[NullableInt]

第三个查询引入了 null 检查。如果 NullableInt 为 null，则比较 Id <> NullableInt 会生成 null，将通过 WHERE 操作对其进行筛除。但是，从布尔逻辑的角度来看，此案例应作为结果的一部分返回。因此 EF Core 添加了必要的检查来确保这一点。

SELECT [e].[Id], [e].[Int], [e].[NullableInt], [e].[String1], [e].[String2]
FROM [Entities] AS [e]
WHERE ([e].[Id] <> [e].[NullableInt]) OR [e].[NullableInt] IS NULL

当两个列都可为 null 时，查询 4 和 5 会显示该模式。值得注意的是，与 == 操作相比，<> 操作产生的查询更为复杂（并且可能更慢）。

SELECT [e].[Id], [e].[Int], [e].[NullableInt], [e].[String1], [e].[String2]
FROM [Entities] AS [e]
WHERE ([e].[String1] = [e].[String2]) OR ([e].[String1] IS NULL AND [e].[String2] IS NULL)

SELECT [e].[Id], [e].[Int], [e].[NullableInt], [e].[String1], [e].[String2]
FROM [Entities] AS [e]
WHERE (([e].[String1] <> [e].[String2]) OR ([e].[String1] IS NULL OR [e].[String2] IS NULL)) AND ([e].[String1] IS NOT NULL OR [e].[String2] IS NOT NULL)

函数中可为 null 的值的处理

对于 SQL 中的许多函数，若其某些参数为 null，则它们只能返回 null 结果。 EF Core 利用这一点来生成更高效的查询。下面的查询说明了优化：

var query = context.Entities.Where(e => e.String1.Substring(0, e.String2.Length) == null);

生成的 SQL 如下所示（我们不需要计算 SUBSTRING 函数，因为只有当它的任一参数为 null 时，它才将为 null。）：

SELECT [e].[Id], [e].[Int], [e].[NullableInt], [e].[String1], [e].[String2]
FROM [Entities] AS [e]
WHERE [e].[String1] IS NULL OR [e].[String2] IS NULL

优化还可用于用户定义的函数。有关更多详细信息，请参阅用户定义的函数映射页。

编写高性能查询

比较不可为 null 的列比比较可为 null 的列更简单且更快。如果可能，请考虑将列标记为不可为 null。
检查相等性 (==) 比检查不相等 (!=) 更简单且更快，因为查询无需区分 null 和 false 结果。尽可能使用相等性比较。不过，只是否定 == 比较这一点实际上与 != 等效，因此不会提高性能。
在某些情况下，可通过从列中显式筛选出 null 值来简化复杂比较，例如，当不存在 null 值或这些值在结果中不相关时。请考虑以下示例：

var query1 = context.Entities.Where(e => e.String1 != e.String2 || e.String1.Length == e.String2.Length);
var query2 = context.Entities.Where(
    e => e.String1 != null && e.String2 != null && (e.String1 != e.String2 || e.String1.Length == e.String2.Length));

这些查询生成以下 SQL：

SELECT [e].[Id], [e].[Int], [e].[NullableInt], [e].[String1], [e].[String2]
FROM [Entities] AS [e]
WHERE ((([e].[String1] <> [e].[String2]) OR ([e].[String1] IS NULL OR [e].[String2] IS NULL)) AND ([e].[String1] IS NOT NULL OR [e].[String2] IS NOT NULL)) OR ((CAST(LEN([e].[String1]) AS int) = CAST(LEN([e].[String2]) AS int)) OR ([e].[String1] IS NULL AND [e].[String2] IS NULL))

SELECT [e].[Id], [e].[Int], [e].[NullableInt], [e].[String1], [e].[String2]
FROM [Entities] AS [e]
WHERE ([e].[String1] IS NOT NULL AND [e].[String2] IS NOT NULL) AND (([e].[String1] <> [e].[String2]) OR (CAST(LEN([e].[String1]) AS int) = CAST(LEN([e].[String2]) AS int)))

在第二个查询中，null 结果从 String1 列中显式筛选出来。在比较过程中，EF Core 可安全地将 String1 列视为不可为 null 的列，从而生成更简单的查询。

使用关系 null 语义

可禁用 null 比较补偿并直接使用关系 null 语义。这可通过在 OnConfiguring 方法中的选项生成器上调用 UseRelationalNulls(true) 方法来实现：

new SqlServerDbContextOptionsBuilder(optionsBuilder).UseRelationalNulls();

警告

使用关系 null 语义时，LINQ 查询的含义不再与 C# 中的含义相同，并且可能会产生与预期不同的结果。使用此模式时应多加小心。

查询 null 语义

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函数中可为 null 的值的处理

编写高性能查询

使用关系 null 语义

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