Hive 中的 LEFT SEMI JOIN 与 JOIN ON

hive 的 join 类型有好几种，其实都是把 MR 中的几种方式都封装实现了，其中 join on、left semi join 算是里边具有代表性，且使用频率较高的 join 方式。

1、联系

他们都是 hive join 方式的一种，join on 属于 common join（shuffle join/reduce join），而 left semi join 则属于 map join（broadcast join）的一种变体，从名字可以看出他们的实现原理有差异。

2、区别

（1）Semi Join，也叫半连接，是从分布式数据库中借鉴过来的方法。它的产生动机是：对于reduce side join，跨机器的数据传输量非常大，这成了join操作的一个瓶颈，如果能够在map端过滤掉不会参加join操作的数据，则可以大大节省网络IO，提升执行效率。
实现方法很简单：选取一个小表，假设是File1，将其参与join的key抽取出来，保存到文件File3中，File3文件一般很小，可以放到内存中。在map阶段，使用DistributedCache将File3复制到各个TaskTracker上，然后将File2中不在File3中的key对应的记录过滤掉，剩下的reduce阶段的工作与reduce side join相同。
由于 hive 中没有 in/exist 这样的子句（新版将支持），所以需要将这种类型的子句转成 left semi join。left semi join 是只传递表的 join key 给 map 阶段 , 如果 key 足够小还是执行 map join, 如果不是则还是 common join。关于 common join（shuffle join/reduce join）的原理请参考文末 refer。

（2）left semi join 子句中右边的表只能在 ON 子句中设置过滤条件，在 WHERE 子句、SELECT 子句或其他地方过滤都不行。

（3）对待右表中重复key的处理方式差异：因为 left semi join 是 in(keySet) 的关系，遇到右表重复记录，左表会跳过，而 join on 则会一直遍历。

最后的结果是这会造成性能，以及 join 结果上的差异。

（4）left semi join 中最后 select 的结果只许出现左表，因为右表只有 join key 参与关联计算了，而 join on 默认是整个关系模型都参与计算了。

3、两种 join 的“坑”

  由于HIVE中都是等值连接，在JOIN使用的时候，有两种写法在理论上是可以达到相同的效果的，但是由于实际情况的不一样，子表中数据的差异导致结果也不太一样。 

写法一： left semi join

select
         a.bucket_id
        ,a.search_type
        ,a.level1
        ,a.name1
        ,a.level2
        ,a.name2
        ,cast((a.alipay_fee) as double) as zhuliu_alipay
        ,cast(0 as double) as total_alipay
        from tmall_data_fdi_search_zhuliu_alipay_cocerage_bucket_1 a
     left semi join
     tmall_data_fdi_dim_main_auc b
     on (a.level2 = b.cat_id2
         and a.brand_id = b.brand_id
         and b.cat_id2 > 0
         and b.brand_id > 0
         and b.max_price = 0
     )

结果是 3121 条

写法二： join on

select
     a.bucket_id 
    ,a.search_type 
    ,a.level1 
    ,a.name1 
    ,a.level2 
    ,a.name2 
    ,cast((a.alipay_fee) as double) as zhuliu_alipay 
    ,cast(0 as double) as total_alipay
from tmall_data_fdi_search_zhuliu_alipay_cocerage_bucket_1 a
join   tmall_data_fdi_dim_main_auc b
on       (a.level2 = b.cat_id2
     and a.brand_id = b.brand_id)
where  b.cat_id2 > 0
     and b.brand_id > 0
     and b.max_price = 0

结果是 3142 条

这两种写法带来的值居然不是相等的，我一直以为理解这两种方式的写法是一样的， 但是统计的结果却是不一样的。 
经过一层一层的查找，发现是由于子表（tmall_data_fdi_dim_main_auc）中存在重复的数据，当使用JOIN ON的时候，A,B表会关联出两条记录，应为ON上的条件符合； 
而是用LEFT SEMI JOIN 当A表中的记录，在B表上产生符合条件之后就返回，不会再继续查找B表记录了，所以如果B表有重复，也不会产生重复的多条记录。 

大多数情况下 JOIN ON 和 left semi on 是对等的，但是在上述情况下会出现重复记录，导致结果差异，所以大家在使用的时候最好能了解这两种方式的原理，避免掉“坑”。

其他参考：

demo1:

What is difference between natural join and semi join?

The result of the natural join is the set of all combinations of tuples in R and S that are equal on their common attribute names.

The result of the semijoin is only the set of all tuples in R for which there is a tuple in S that is equal on their common attribute names.

The point is that natural join is a set of all combinations and semijoin is only the tuples from the first relation not a combination between the two.

R1   R2

A B  B C

1 2  2 3
 
1 3  3 4

1 4  5 3

R1 (natural join) R2 =

A B C


1 2 3

1 3 4

whereas R1(semijoin) R2 =

A B

1 2

1 3

So in a way semijoin selects and returns a table of only the tuples from R1 that have an equal attribute with R2