String aggregation in the SQL Server world

На практике, задачи по объединению строк в одну попадаются достаточно часто. Весьма печально, но стандарт T-SQL не предусматривает возможности использовании строковых данных внутри агрегирующей функции SUM:

Msg 8117, Level 16, State 1, Line 1
Operand data type char is invalid for sum operator.

Хотя для решения подобного рода задач, для MySQL была добавлена функция GROUP_CONCAT, а в Oracle – LISTAGG. В свою же очередь, SQL Server такого встроенного функционала пока не имеет.

Однако, не стоит рассматривать это как недостаток, поскольку возможности T-SQL позволяют выполнять конкатенации строк более гибко и эффективно за счет применения других конструкций, которые будут рассмотрены далее.

Предположим, что нам необходимо объединить через запятую несколько строк в одну, используя для этого данные из следующей таблицы:

IF OBJECT_ID('dbo.Chars', 'U') IS NOT NULL
    DROP TABLE dbo.Chars
GO

CREATE TABLE dbo.Chars ([Char] CHAR(1) PRIMARY KEY)
INSERT INTO dbo.Chars ([Char])
VALUES ('A'), ('B'), ('C'), ('F'), ('D')

Наиболее очевидным решением данной задачи является применение курсора:

DECLARE 
      @Chars VARCHAR(100)
    , @Char CHAR(1)

DECLARE cur CURSOR LOCAL READ_ONLY FAST_FORWARD FOR
    SELECT [Char]
    FROM dbo.Chars

OPEN cur
FETCH NEXT FROM cur INTO @Char

WHILE @@FETCH_STATUS = 0 BEGIN
    SET @Chars = ISNULL(@Chars + ', ' + @Char, @Char) 
    FETCH NEXT FROM cur INTO @Char
END

CLOSE cur
DEALLOCATE cur

SELECT @Chars

Однако, его использование снижает эффективность выполнения запроса и, как минимум, выглядит не слишком элегантно.

Чтобы избавится от него, можно конкатенировать строки через присваивание переменных:

DECLARE @Chars VARCHAR(100)
SELECT @Chars = ISNULL(@Chars + ', ' + [Char], [Char])   
FROM dbo.Chars

SELECT @Chars

С одной стороны, конструкция получилась очень простой, с другой стороны, ее производительность на большой выборке оставляет желать лучшего.

Для агрегации строк также возможно сделать через XML, применяя следующую конструкцию:

SELECT Chars = STUFF((
	SELECT ', ' + [Char]
	FROM dbo.Chars
	FOR XML PATH(''), TYPE).value('.', 'VARCHAR(MAX)'), 1, 2, '')

Если посмотреть на план, то можно заметить высокую стоимость вызова метода value:



Чтобы избавится от этой операции, можно переписать запрос применяя свойства XQuery:

SELECT Chars = STUFF(CAST((
	SELECT [text()] = ', ' + [Char]
	FROM dbo.Chars
	FOR XML PATH(''), TYPE) AS VARCHAR(100)), 1, 2, '')

В результате – получим очень простой и быстрый план выполнения:



В принципе, конкатенация строк по одному столбцу не вызывает особых сложностей.

Более интересна ситуация, когда требуется выполнить конкатенацию сразу по нескольким столбцам. Например, в наличии у нас следующая таблица:

IF OBJECT_ID('dbo.EntityValues', 'U') IS NOT NULL
    DROP TABLE dbo.EntityValues
GO

CREATE TABLE dbo.EntityValues (
      EntityID INT
    , Value1 CHAR(1)
    , Value2 CHAR(1) 
)

CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_WorkOut_EntityID 
	ON dbo.EntityValues (EntityID)
GO

INSERT INTO dbo.EntityValues (EntityID, Value1, Value2)
VALUES (1, 'A', 'X'), (2, 'B', 'Y'), (2, 'C', 'Z'), (2, 'F', 'H'), (1, 'D', 'R')

в которой необходимо сгруппировать данные следующим образом:



Как вариант, можно скопировать вызовы XML, но тогда мы получим дублирующие чтения, которые могут существенно повлиять на эффективность выполнения запроса:

SELECT 
      ev.EntityID
    , Values1 = STUFF(CAST((
        SELECT [text()] = ', ' + ev2.Value1
        FROM dbo.EntityValues ev2
        WHERE ev2.EntityID = ev.EntityID
        FOR XML PATH(''), TYPE) AS VARCHAR(100)), 1, 2, '')
    , Values2 = STUFF(CAST((
        SELECT [text()] = ', ' + ev2.Value2
        FROM dbo.EntityValues ev2
        WHERE ev2.EntityID = ev.EntityID
        FOR XML PATH(''), TYPE) AS VARCHAR(100)), 1, 2, '')             
FROM ( 
    SELECT DISTINCT EntityID
    FROM dbo.EntityValues
) ev

В этом можно легко убедится, если взглянуть на план выполнения:



Чтобы сократить повторные чтения можно воспользоваться небольшим XML хаком:

SELECT
      ev.EntityID
    , Values1 = STUFF(REPLACE(
            CAST([XML].query('for $a in /a return xs:string($a)') AS VARCHAR(100)), ' ,', ','), 1, 1, '') 
    , Values2 = STUFF(REPLACE(
            CAST([XML].query('for $b in /b return xs:string($b)') AS VARCHAR(100)), ' ,', ','), 1, 1, '') 
FROM (
    SELECT DISTINCT EntityID
    FROM dbo.EntityValues
) ev
CROSS APPLY (
    SELECT [XML] = CAST((
        SELECT 
              [a] = ', ' + ev2.Value1
            , [b] = ', ' + ev2.Value2
        FROM dbo.EntityValues ev2
        WHERE ev2.EntityID = ev.EntityID
        FOR XML PATH('')
    ) AS XML)
) t

Но данный запрос также будет не оптимальным вследствие многократного вызова метода query.

Можно воспользоваться курсором:

IF OBJECT_ID('tempdb.dbo.#EntityValues') IS NOT NULL
	DROP TABLE #EntityValues
GO

SELECT DISTINCT
	  EntityID
	, Values1 = CAST(NULL AS VARCHAR(100))
	, Values2 = CAST(NULL AS VARCHAR(100))
INTO #EntityValues
FROM dbo.EntityValues

DECLARE
	  @EntityID INT
	, @Value1 CHAR(1)
	, @Value2 CHAR(1)

DECLARE cur CURSOR LOCAL READ_ONLY FAST_FORWARD FOR
    SELECT
	      EntityID
	    , Value1
	    , Value2
    FROM dbo.EntityValues

OPEN cur
FETCH NEXT FROM cur INTO
	  @EntityID
	, @Value1
	, @Value2

WHILE @@FETCH_STATUS = 0 BEGIN

    UPDATE #EntityValues
    SET 
          Values1 = ISNULL(Values1 + ', ' + @Value1, @Value1) 
        , Values2 = ISNULL(Values2 + ', ' + @Value2, @Value2)
    WHERE EntityID = @EntityID

	FETCH NEXT FROM cur INTO
          @EntityID
        , @Value1
        , @Value2

END

CLOSE cur
DEALLOCATE cur

SELECT *
FROM #EntityValues

Однако, как показала практика, при работе с большими ETL пакетами, наиболее производительным решением является возможность присваивания переменных в конструкции UPDATE:

IF OBJECT_ID('tempdb.dbo.#EntityValues') IS NOT NULL
	DROP TABLE #EntityValues
GO

DECLARE 
      @Values1 VARCHAR(100)
    , @Values2 VARCHAR(100)

SELECT 
      EntityID
    , Value1
    , Value2
    , RowNum = ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY EntityID ORDER BY 1/0)
    , Values1 = CAST(NULL AS VARCHAR(100))
    , Values2 = CAST(NULL AS VARCHAR(100))
INTO #EntityValues
FROM dbo.EntityValues

UPDATE #EntityValues
SET 
      @Values1 = Values1 =
        CASE WHEN RowNum = 1 
            THEN Value1
            ELSE @Values1 + ', ' + Value1 
        END
    , @Values2 = Values2 = 
        CASE WHEN RowNum = 1 
            THEN Value2
            ELSE @Values2 + ', ' + Value2 
        END

SELECT
      EntityID
    , Values1 = MAX(Values1) 
    , Values2 = MAX(Values2)
FROM #EntityValues
GROUP BY EntityID

SQL Server не имеет встроенного аналога функций GROUP_CONCAT и LISTAGG. Тем не менее, это не мешает, в зависимости от ситуации, эффективно выполнять задачи по конкатенации строк. Цель данного поста – наглядно это показать.