SQL語(yǔ)句的各個(gè)關(guān)鍵字的解析過(guò)程詳細(xì)總結(jié)

更新時(shí)間：2013年01月24日 16:04:42 作者：

由于最近需要做一些sql query性能提升的研究，因此研究了一下sql語(yǔ)句的解析過(guò)程;本文是我在看了各種資料后手機(jī)總結(jié)的，會(huì)詳細(xì)的，一步一步的講述一個(gè)sql語(yǔ)句的各個(gè)關(guān)鍵字的解析過(guò)程，歡迎大家互相學(xué)習(xí)

由于最近需要做一些sql query性能提升的研究，因此研究了一下sql語(yǔ)句的解決過(guò)程。在園子里看了下，大家寫了很多相關(guān)的文章，大家的側(cè)重點(diǎn)各有不同。本文是我在看了各種資料后手機(jī)總結(jié)的，會(huì)詳細(xì)的，一步一步的講述一個(gè)sql語(yǔ)句的各個(gè)關(guān)鍵字的解析過(guò)程，歡迎大家互相學(xué)習(xí)。

SQL語(yǔ)句的解析順序

簡(jiǎn)單的說(shuō)一個(gè)sql語(yǔ)句是按照如下的順序解析的：

1. FROM FROM后面的表標(biāo)識(shí)了這條語(yǔ)句要查詢的數(shù)據(jù)源。和一些子句如，（1-J1）笛卡爾積，（1-J2）ON過(guò)濾，（1-J3）添加外部列，所要應(yīng)用的對(duì)象。FROM過(guò)程之后會(huì)生成一個(gè)虛擬表VT1。
(1-J1)笛卡爾積 這個(gè)步驟會(huì)計(jì)算兩個(gè)相關(guān)聯(lián)表的笛卡爾積(CROSS JOIN) ，生成虛擬表VT1-J1。
(1-J2)ON過(guò)濾 這個(gè)步驟基于虛擬表VT1-J1這一個(gè)虛擬表進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾出所有滿足ON 謂詞條件的列，生成虛擬表VT1-J2。
(1-J3)添加外部行 如果使用了外連接，保留表中的不符合ON條件的列也會(huì)被加入到VT1-J2中，作為外部行，生成虛擬表VT1-J3。
2. WHERE 對(duì)VT1過(guò)程中生成的臨時(shí)表進(jìn)行過(guò)濾，滿足where子句的列被插入到VT2表中。
3. GROUP BY 這個(gè)子句會(huì)把VT2中生成的表按照GROUP BY中的列進(jìn)行分組。生成VT3表。
4. HAVING 這個(gè)子句對(duì)VT3表中的不同的組進(jìn)行過(guò)濾，滿足HAVING條件的子句被加入到VT4表中。
5. SELECT 這個(gè)子句對(duì)SELECT子句中的元素進(jìn)行處理，生成VT5表。
(5-1)計(jì)算表達(dá)式 計(jì)算SELECT 子句中的表達(dá)式，生成VT5-1
(5-2)DISTINCT 尋找VT5-1中的重復(fù)列，并刪掉，生成VT5-2
(5-3)TOP 從ORDER BY子句定義的結(jié)果中，篩選出符合條件的列。生成VT5-3表
ORDER BY 從VT5-3中的表中，根據(jù)ORDER BY 子句的條件對(duì)結(jié)果進(jìn)行排序，生成VC6表。

客戶，訂單的查詢例子

首先創(chuàng)建一個(gè)Customers表，插入如下數(shù)據(jù)：

customerid	city
FISSA	Madrid
FRNDO	Madrid
KRLOS	Madrid
MRPHS	Zion

創(chuàng)建一個(gè)Orders表，插入如下數(shù)據(jù)：

orderid	customerid
1	FRNDO
2	FRNDO
3	KRLOS
4	KRLOS
5	KRLOS
6	MRPHS
7	NULL

假如我們想要查詢來(lái)自Madrid的，訂單數(shù)小于3的客戶，并把他們的訂單數(shù)顯示出來(lái)，結(jié)果按照訂單數(shù)從小到大進(jìn)行排序。

復(fù)制代碼代碼如下:

SELECT C.customerid, COUNT(O.orderid) AS numorders 
FROM dbo.Customers AS C 
LEFT OUTER JOIN dbo.Orders AS O 
ON C.customerid = O.customerid 
WHERE C.city = 'Madrid' 
GROUP BY C.customerid 
HAVING COUNT(O.orderid) < 3 
ORDER BY numorders

查詢結(jié)果為：

customerid	numorders
FISSA	0
FRNDO	2

下面我們會(huì)詳細(xì)的講述sql是怎樣計(jì)算出這個(gè)結(jié)果的：

FROM子句

FROM子句標(biāo)識(shí)了需要查詢的表，如果指定了表操作，會(huì)從左到右的處理，每一個(gè)基于一個(gè)或者兩個(gè)表的表操作都會(huì)返回一個(gè)輸出表。左邊表的輸出結(jié)果會(huì)作為下一個(gè)表操作的輸入結(jié)果。例如，交表相關(guān)的操作有 (1-J1)笛卡爾積，(1-J2)ON過(guò)濾器，(1-J3)添加外部列。FROM句子生成虛擬表VT1。

Step 1-J1：執(zhí)行笛卡爾積(CROSS JOIN)

笛卡爾積會(huì)把左右兩個(gè)表每一行所有可能的組合都列出來(lái)生成表VT1-J1，如果左表有m列，右表有n列，那么笛卡爾積之后生成的VT1-J1表將會(huì)有m×n列。

Step 1-J1這個(gè)步驟等價(jià)于執(zhí)行：

SELECT * from Customers C CROSS JOIN Orders O

執(zhí)行結(jié)果為：（共有4×7列）

C.customerid	C.city	O.orderid	O.customerid
FISSA	Madrid	1	FRNDO
FISSA	Madrid	2	FRNDO
FISSA	Madrid	3	KRLOS
FISSA	Madrid	4	KRLOS
FISSA	Madrid	5	KRLOS
FISSA	Madrid	6	MRPHS
FISSA	Madrid	7	NULL
FRNDO	Madrid	1	FRNDO
FRNDO	Madrid	2	FRNDO
FRNDO	Madrid	3	KRLOS
FRNDO	Madrid	4	KRLOS
FRNDO	Madrid	5	KRLOS
FRNDO	Madrid	6	MRPHS
FRNDO	Madrid	7	NULL
KRLOS	Madrid	1	FRNDO
KRLOS	Madrid	2	FRNDO
KRLOS	Madrid	3	KRLOS
KRLOS	Madrid	4	KRLOS
KRLOS	Madrid	5	KRLOS
KRLOS	Madrid	6	MRPHS
KRLOS	Madrid	7	NULL
MRPHS	Zion	1	FRNDO
MRPHS	Zion	2	FRNDO
MRPHS	Zion	3	KRLOS
MRPHS	Zion	4	KRLOS
MRPHS	Zion	5	KRLOS
MRPHS	Zion	6	MRPHS
MRPHS	Zion	7	NULL

Step 1-J2：應(yīng)用ON過(guò)濾，(JOIN 條件)

ON過(guò)濾條件是sql的三個(gè)過(guò)濾條件(ON,WHERE,HAVING)中最先執(zhí)行的，ON過(guò)濾條件應(yīng)用于前一步生成的虛擬表(VT1-J1)，滿足ON過(guò)濾條件的行會(huì)被加入到虛擬表VT1-J2中。在應(yīng)用了ON 過(guò)濾之后，生成的VT1-J2表如下所示：

C.customerid	C.city	O.orderid	O.customerid
FRNDO	Madrid	1	FRNDO
FRNDO	Madrid	2	FRNDO
KRLOS	Madrid	3	KRLOS
KRLOS	Madrid	4	KRLOS
KRLOS	Madrid	5	KRLOS
MRPHS	Zion	6	MRPHS

Step 1-J3：添加外部列

這個(gè)步驟只會(huì)出現(xiàn)在使用了外連接的情況。對(duì)于外連接(LEFT,RIGHT, or FULL)，你可以標(biāo)記一個(gè)或者兩個(gè)表作為保留表。作為保留表意味著你希望這個(gè)表里面的所有列都被返回，即使它里面的數(shù)據(jù)不滿足ON子句的過(guò)濾條件。LEFT OUTER JOIN 把左邊的表標(biāo)記為保留表，RIGHTOUTER JOIN把右邊的表作為保留表，F(xiàn)ULL OUTER JOIN把兩個(gè)表都標(biāo)記為保留表.Step 1-J3為根據(jù)VT1-J2中的虛擬表，添加了保留表中不滿足ON 條件的列，在未保留表中沒(méi)有對(duì)應(yīng)的列，因此標(biāo)記為NULL。這個(gè)過(guò)程生成了虛擬表VT1-J3。

C.customerid	C.city	O.orderid	O.customerid
FISSA	Madrid	NULL	NULL
FRNDO	Madrid	1	FRNDO
FRNDO	Madrid	2	FRNDO
KRLOS	Madrid	3	KRLOS
KRLOS	Madrid	4	KRLOS
KRLOS	Madrid	5	KRLOS
MRPHS	Zion	6	MRPHS

如果FROM子句中有多個(gè)表操作運(yùn)算，sql會(huì)按照從左到右的順序處理，左邊生成的臨時(shí)表結(jié)果作為右邊表的輸入表。

Step 2 WHERE 子句

WHERE過(guò)濾被應(yīng)用到前一步生成的臨時(shí)表中，根據(jù)WHERE過(guò)濾條件生成臨時(shí)表VT2。

注意：由于數(shù)據(jù)現(xiàn)在還沒(méi)有被分組，因此現(xiàn)在你不能使用聚合運(yùn)算-例如：你不能使用這樣的句子 WHERE orderdate = MAX(orderdate)。另外你也不能使用SELECT子句中創(chuàng)建的變量別名，因?yàn)楝F(xiàn)在還沒(méi)有處理SELECT子句-例如你不能寫這樣的句子：SELECT YEAR(orderdate) AS orderyear . . . WHERE orderyear > 2008.

應(yīng)用這個(gè)過(guò)濾

WHERE C.city = 'Madrid'

這時(shí)生成的臨時(shí)表VT2的內(nèi)容如下：

C.customerid	C.city	O.orderid	O.customerid
FISSA	Madrid	NULL	NULL
FRNDO	Madrid	1	FRNDO
FRNDO	Madrid	2	FRNDO
KRLOS	Madrid	3	KRLOS
KRLOS	Madrid	4	KRLOS
KRLOS	Madrid	5	KRLOS

在這個(gè)例子中，你需要在ON子句中使用ON C.customerid = O.customerid過(guò)濾，沒(méi)有訂單的客戶在1-J2這一步中被過(guò)濾掉，但是在1-J3這一步中作為外部列又被加回來(lái)。但是，由于你只想返回來(lái)自Madrid的客戶，因此你需要在WHERE子句中過(guò)濾城市（WHERE C.city = ‘Madrid')，如果你放在ON過(guò)濾中，不屬于Madrid的客戶在添加外部列中會(huì)被添加回來(lái)。

關(guān)于ON 和 WHERE 的區(qū)別需要在這里說(shuō)明一下，ON 和WHERE 的主要區(qū)別在于 ON 實(shí)在添加外部列之前進(jìn)行過(guò)濾，WHERE 是在之后。ON過(guò)濾掉的列會(huì)在1-J3中添加回來(lái)。如果你不需要添加外部列，那么這兩個(gè)過(guò)濾是相同的。

Step 3 GROUP BY子句

這個(gè)子句會(huì)把前一步中生成的臨時(shí)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，每一行都會(huì)分到并且只分到一個(gè)組里，生成虛擬表VT3。VT3表中包含了VT2表中所有的數(shù)據(jù)，和分組標(biāo)識(shí)符。

這是生成的臨時(shí)表VT3的內(nèi)容如下：

Groups C.customerid	C.customerid	C.city	O.orderid	O.customerid
FISSA	FISSA	Madrid	NULL	NULL
FRNDO	FRNDO	Madrid	1	FRNDO
FRNDO	Madrid	2	FRNDO
	KRLOS	Madrid	3	KRLOS
KRLOS	KRLOS	Madrid	4	KRLOS
	KRLOS	Madrid	5	KRLOS

sql最終返回的結(jié)果中，每一個(gè)分組必須只能返回一行(除非被過(guò)濾掉)，因此當(dāng)一個(gè)sql語(yǔ)句中使用了GROUP BY時(shí)，在GROUP BY后面處理的子句，如SELECT，HAVING子句等，只能使用出現(xiàn)在GROUP BY后面的列，對(duì)于沒(méi)有出現(xiàn)GROUP BY后面的列必須使用聚合函數(shù)(如 MAX ,MIN,COUNT,AVG等)，保證每一個(gè)GROUP只返回一行。

Step 4 HAVING子句

HAVING子句用來(lái)過(guò)濾前一步生成的臨時(shí)表，并且只作用于分組后的數(shù)據(jù)，滿足HAVING條件的GROUP被添加到虛擬表VT4中。

當(dāng)應(yīng)用了這個(gè)過(guò)濾：

復(fù)制代碼代碼如下:

HAVING COUNT(O.orderid) < 3

之后，生成的VT4表內(nèi)容如下：

Groups C.customerid	C.customerid	C.city	O.orderid	O.customerid
FISSA	FISSA	Madrid	NULL	NULL
FRNDO	FRNDO	Madrid	1	FRNDO
	FRNDO	Madrid	2	FRNDO

需要注意的一點(diǎn)是，這里面使用的是COUNT(O.orderid)，而不是COUNT(*)，由于這個(gè)查詢中添加了外部列，COUNT方法會(huì)忽略NULL的列，導(dǎo)致出現(xiàn)了你不想要的結(jié)果。

Step 5 SELECT 子句

盡管出現(xiàn)在sql語(yǔ)句的最前面，SELECT在第五步的時(shí)候才被處理，SELECT子句返回的表會(huì)最終返回給調(diào)用者。這個(gè)子句包含三個(gè)子階段：(5-1)計(jì)算表達(dá)式，(5-2) 處理DISTINCT，(5-3)應(yīng)用TOP過(guò)濾。

Step 5-1 計(jì)算表達(dá)式

SELECT子句中的表達(dá)式可以返回或者操作前一步表中返回的基本列。如果這個(gè)sql語(yǔ)句是一個(gè)聚合查詢，在Step 3之后，你只能使用GROUP BY中的列，對(duì)不屬于GROUP集合中的列必須使用聚合運(yùn)算。不屬于FROM表中基本列的必須為其起一個(gè)別名，如YEAR(orderdate) AS orderyear。

注意：在SELECT子句中創(chuàng)建的別名，不能在之前的Step中使用，即使在SELECT子句中也不能。原因是sql的很多操作是同時(shí)操作(all at once operation)，至于什么是all-at-once operation這里就不再介紹了。因此，SELECT子句中創(chuàng)建的別名只能在后面的子句中使用，如ORDER BY。例如：SELECT YEAR(orderdate) AS orderyear . . . ORDER BY orderyear。

在這個(gè)例子中：

復(fù)制代碼代碼如下:

SELECT C.customerid, COUNT(O.orderid) AS numorders

結(jié)果會(huì)得到一個(gè)虛擬表VT5-1：

C.customerid	numorders
FIFSSA	0
FRNDO	2

Step 5-2:應(yīng)用DISTINCT子句

如果sql語(yǔ)句中使用了DISTINCT，sql會(huì)把重復(fù)列去掉，生成虛擬表VT5-2。

Step 5-3:應(yīng)用TOP選項(xiàng)

TOP選項(xiàng)是T-SQL提供的一個(gè)功能，用來(lái)表示顯示多少行?；贠RDER BY子句定義的順序，指定個(gè)數(shù)的列會(huì)被查詢出來(lái)。這個(gè)過(guò)程生成虛擬表VT5-3。

正如上文提到的，這一步依賴于ORDER BY定義的順序來(lái)決定哪些列應(yīng)該顯示在前面。如果你沒(méi)有指定結(jié)果的ORDER BY順序，也沒(méi)有使用WITH TIES子句，每一次的返回結(jié)果可能會(huì)不一致。

在我們的例子中，Step 5-3被省略了，因?yàn)槲覀儧](méi)有使用TOP關(guān)鍵字。

Step 6：ORDER BY子句

前一步返回的虛擬表在這一步被排序，根據(jù)ORDER BY子句指定的順序，返回游標(biāo)VC6。ORDER BY子句也是唯一一個(gè)可以使用SELECT子句創(chuàng)建的別名的地方。

注意:這一步和之前不同的地方在于，這一步返回的結(jié)果是一個(gè)游標(biāo)，而不是表。sql是基于集合理論的，一個(gè)集合沒(méi)有對(duì)他的行定義順序，它只是一個(gè)成員的邏輯集合，因此成員的順序并不重要。帶有ORDER BY子句的sql返回一個(gè)按照特定序列組織每一行的對(duì)象。ANSI 把這樣的一個(gè)對(duì)象叫游標(biāo)。理解這一點(diǎn)對(duì)你了解sql很重要。

上面的步驟如圖所示: