SQL語句的各個關(guān)鍵字的解析過程詳細總結(jié)
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語句的解決過程。在園子里看了下，大家寫了很多相關(guān)的文章，大家的側(cè)重點各有不同。本文是我在看了各種資料后手機總結(jié)的，會詳細的，一步一步的講述一個sql語句的各個關(guān)鍵字的解析過程，歡迎大家互相學習。
SQL語句的解析順序簡單的說一個sql語句是按照如下的順序解析的：
1. FROM FROM后面的表標識了這條語句要查詢的數(shù)據(jù)源。和一些子句如，（1-J1）笛卡爾積，（1-J2）ON過濾，（1-J3）添加外部列，所要應(yīng)用的對象。FROM過程之后會生成一個虛擬表VT1。(1-J1)笛卡爾積 這個步驟會計算兩個相關(guān)聯(lián)表的笛卡爾積(CROSS JOIN) ，生成虛擬表VT1-J1。
(1-J2)ON過濾 這個步驟基于虛擬表VT1-J1這一個虛擬表進行過濾，過濾出所有滿足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條件的列也會被加入到VT1-J2中，作為外部行，生成虛擬表VT1-J3。
2. WHERE 對VT1過程中生成的臨時表進行過濾，滿足where子句的列被插入到VT2表中。
3. GROUP BY 這個子句會把VT2中生成的表按照GROUP BY中的列進行分組。生成VT3表。
4. HAVING 這個子句對VT3表中的不同的組進行過濾，滿足HAVING條件的子句被加入到VT4表中。
5. SELECT 這個子句對SELECT子句中的元素進行處理，生成VT5表。
(5-1)計算表達式 計算SELECT 子句中的表達式，生成VT5-1
(5-2)DISTINCT 尋找VT5-1中的重復列，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 子句的條件對結(jié)果進行排序，生成VC6表。 客戶，訂單的查詢例子
首先創(chuàng)建一個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，結(jié)果按照訂單數(shù)從小到大進行排序。
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 |
下面我們會詳細的講述sql是怎樣計算出這個結(jié)果的：
FROM子句FROM子句標識了需要查詢的表，如果指定了表操作，會從左到右的處理，每一個基于一個或者兩個表的表操作都會返回一個輸出表。左邊表的輸出結(jié)果會作為下一個表操作的輸入結(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)笛卡爾積會把左右兩個表每一行所有可能的組合都列出來生成表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表將會有m×n列。
Step 1-J1這個步驟等價于執(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 |
ON過濾條件是sql的三個過濾條件(ON,WHERE,HAVING)中最先執(zhí)行的，ON過濾條件應(yīng)用于前一步生成的虛擬表(VT1-J1)，滿足ON過濾條件的行會被加入到虛擬表VT1-J2中。在應(yīng)用了ON 過濾之后，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 |
這個步驟只會出現(xiàn)在使用了外連接的情況。對于外連接(LEFT,RIGHT, or FULL)，你可以標記一個或者兩個表作為保留表。作為保留表意味著你希望這個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子句的過濾條件。LEFT OUTER JOIN 把左邊的表標記為保留表，RIGHTOUTER JOIN把右邊的表作為保留表，F(xiàn)ULL OUTER JOIN把兩個表都標記為保留表.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，在未保留表中沒有對應(yīng)的列，因此標記為NULL。這個過程生成了虛擬表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子句中有多個表操作運算，sql會按照從左到右的順序處理，左邊生成的臨時表結(jié)果作為右邊表的輸入表。
Step 2 WHERE 子句WHERE過濾被應(yīng)用到前一步生成的臨時表中，根據(jù)WHERE過濾條件生成臨時表VT2。
注意：由于數(shù)據(jù)現(xiàn)在還沒有被分組，因此現(xiàn)在你不能使用聚合運算-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，因為現(xiàn)在還沒有處理SELECT子句-例如你不能寫這樣的句子：SELECT YEAR(orderdate) AS orderyear . . . WHERE orderyear > 2008.
應(yīng)用這個過濾
WHERE C.city = 'Madrid'
這時生成的臨時表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 |
在這個例子中，你需要在ON子句中使用ON C.customerid = O.customerid過濾，沒有訂單的客戶在1-J2這一步中被過濾掉，但是在1-J3這一步中作為外部列又被加回來。但是，由于你只想返回來自Madrid的客戶，因此你需要在WHERE子句中過濾城市（WHERE C.city = ‘Madrid')，如果你放在ON過濾中，不屬于Madrid的客戶在添加外部列中會被添加回來。
關(guān)于ON 和 WHERE 的區(qū)別需要在這里說明一下，ON 和WHERE 的主要區(qū)別在于 ON 實在添加外部列之前進行過濾，WHERE 是在之后。ON過濾掉的列會在1-J3中添加回來。如果你不需要添加外部列，那么這兩個過濾是相同的。
Step 3 GROUP BY子句這個子句會把前一步中生成的臨時表中的數(shù)據(jù)進行分組，每一行都會分到并且只分到一個組里，生成虛擬表VT3。VT3表中包含了VT2表中所有的數(shù)據(jù)，和分組標識符。
這是生成的臨時表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，每一個分組必須只能返回一行(除非被過濾掉)，因此當一個sql語句中使用了GROUP BY時，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，對于沒有出現(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GROUP只返回一行。
Step 4 HAVING子句HAVING子句用來過濾前一步生成的臨時表，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。
當應(yīng)用了這個過濾：
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 |
需要注意的一點是，這里面使用的是COUNT(O.orderid)，而不是COUNT(*)，由于這個查詢中添加了外部列，COUNT方法會忽略NULL的列，導致出現(xiàn)了你不想要的結(jié)果。
Step 5 SELECT 子句盡管出現(xiàn)在sql語句的最前面，SELECT在第五步的時候才被處理，SELECT子句返回的表會最終返回給調(diào)用者。這個子句包含三個子階段：(5-1)計算表達式，(5-2) 處理DISTINCT，(5-3)應(yīng)用TOP過濾。
Step 5-1 計算表達式
SELECT子句中的表達式可以返回或者操作前一步表中返回的基本列。如果這個sql語句是一個聚合查詢，在Step 3之后，你只能使用GROUP BY中的列，對不屬于GROUP集合中的列必須使用聚合運算。不屬于FROM表中基本列的必須為其起一個別名，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。
在這個例子中：
SELECT C.customerid, COUNT(O.orderid) AS numorders
結(jié)果會得到一個虛擬表VT5-1：
| C.customerid | numorders |
| FIFSSA | 0 |
| FRNDO | 2 |
Step 5-2:應(yīng)用DISTINCT子句
如果sql語句中使用了DISTINCT，sql會把重復列去掉，生成虛擬表VT5-2。
Step 5-3:應(yīng)用TOP選項
TOP選項是T-SQL提供的一個功能，用來表示顯示多少行?；贠RDER BY子句定義的順序，指定個數(shù)的列會被查詢出來。這個過程生成虛擬表VT5-3。
正如上文提到的，這一步依賴于ORDER BY定義的順序來決定哪些列應(yīng)該顯示在前面。如果你沒有指定結(jié)果的ORDER BY順序，也沒有使用WITH TIES子句 ，每一次的返回結(jié)果可能會不一致。
在我們的例子中，Step 5-3被省略了，因為我們沒有使用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VC6。ORDER BY子句也是唯一一個可以使用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)果是一個游標，而不是表。sql是基于集合理論的，一個集合沒有對他的行定義順序，它只是一個成員的邏輯集合，因此成員的順序并不重要。帶有ORDER BY子句的sql返回一個按照特定序列組織每一行的對象。ANSI 把這樣的一個對象叫游標。理解這一點對你了解sql很重要。
上面的步驟如圖所示:
本書中主要內(nèi)容是參照 Inside Microsoft SQL Server 2008:T-SQL Query，中的內(nèi)容，大家如果想深入了解sql查詢相關(guān)的知識，可以找這本書看看，我這有英文原版的pdf，需要的可以找我要。
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