SQL語句的各個關鍵字的解析過程詳細總結

由於最近需要做一些sql query效能提升的研究，因此研究了一下sql語句的解決過程。在園子裡看了下，大家寫了很多相關的文章，大家的側重點各有不同。本文是我在看了各種資料後手機總結的，會詳細的，一步一步的講述一個sql語句的各個關鍵字的解析過程，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後面的表標識了這條語句要查詢的資料來源。和一些子句如，（1-J1）笛卡爾積，（1-J2）ON過濾，（1-J3）添加外部列，所要應用的對象。FROM過程之後會產生一個虛擬表VT1。
(1-J1)笛卡爾積 這個步驟會計算兩個相關聯表的笛卡爾積(CROSS JOIN) ，產生虛擬表VT1-J1。
(1-J2)ON過濾 這個步驟基於虛擬表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，產生虛擬表VT1-J2。
(1-J3)添加外部行 如果使用了外串連，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，產生虛擬表VT1-J3。
2. WHERE 對VT1過程中產生的暫存資料表進行過濾，滿足where子句的列被插入到VT2表中。
3. GROUP BY 這個子句會把VT2中產生的表按照GROUP BY中的列進行分組。產生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，產生VT5表。
(5-1)計算運算式 計算SELECT 子句中的運算式，產生VT5-1
(5-2)DISTINCT 尋找VT5-1中的重複列，並刪掉，產生VT5-2
(5-3)TOP 從ORDER BY子句定義的結果中，篩選出合格列。產生VT5-3表
ORDER BY 從VT5-3中的表中，根據ORDER BY 子句的條件對結果進行排序，產生VC6表。

客戶，訂單的查詢例子

首先建立一個Customers表，插入如下資料：

customerid	city
FISSA	Madrid
FRNDO	Madrid
KRLOS	Madrid
MRPHS	Zion

建立一個Orders表，插入如下資料：

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，訂單數小於3的客戶，並把他們的訂單數顯示出來，結果按照訂單數從小到大進行排序。

複製代碼 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，會從左至右的處理，每一個基於一個或者兩個表的表操作都會返回一個輸出表。左邊表的輸出結果會作為下一個表操作的輸入結果。例如，交表相關的操作有 (1-J1)笛卡爾積，(1-J2)ON過濾器，(1-J3)添加外部列。FROM句子產生虛擬表VT1。

Step 1-J1：執行笛卡爾積(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產生表VT1-J1，如果左表有m列，右表有n列，那麼笛卡爾積之後產生的VT1-J1表將會有m×n列。

Step 1-J1這個步驟等價於執行：

SELECT * from Customers C CROSS JOIN Orders O

執行結果為：（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：應用ON過濾，(JOIN 條件)

ON過濾條件是sql的三個過濾條件(ON,WHERE,HAVING)中最先執行的，ON過濾條件應用於前一步產生的虛擬表(VT1-J1)，滿足ON過濾條件的行會被加入到虛擬表VT1-J2中。在應用了ON 過濾之後，產生的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

這個步驟只會出現在使用了外串連的情況。對於外串連(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裡面的所有列都被返回，即使它裡面的資料不滿足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，FULL OUTER JOIN把兩個表都標記為保留表.Step 1-J3為根據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的列，因此標記為NULL。這個過程產生了虛擬表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會按照從左至右的順序處理，左邊產生的暫存資料表結果作為右邊表的輸入表。

Step 2 WHERE 子句

WHERE過濾被應用到前一步產生的暫存資料表中，根據WHERE過濾條件產生暫存資料表VT2。

注意：由於資料現在還沒有被分組，因此現在你不能使用彙總運算-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子句中建立的變數別名，因為現在還沒有處理SELECT子句-例如你不能寫這樣的句子：SELECT YEAR(orderdate) AS orderyear . . . WHERE orderyear > 2008.

應用這個過濾

WHERE C.city = 'Madrid'

這時產生的暫存資料表VT2的內容如下：

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，由於你只想返回來自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，不屬於Madrid的客戶在添加外部列中會被添加回來。

關於ON 和 WHERE 的區別需要在這裡說明一下，ON 和WHERE 的主要區別在於 ON 實在添加外部列之前進行過濾，WHERE 是在之後。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，那麼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產生的暫存資料表中的資料進行分組，每一行都會分到並且只分到一個組裡，產生虛擬表VT3。VT3表中包含了VT2表中所有的資料，和分組標識符。

這是產生的暫存資料表VT3的內容如下：

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後面處理的子句，如SELECT，HAVING子句等，只能使用出現在GROUP BY後面的列，對於沒有出現GROUP BY後面的列必須使用彙總函式(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產生的暫存資料表，並且只作用於分組後的資料，滿足HAVING條件的GROUP被添加到虛擬表VT4中。

當應用了這個過濾：

複製代碼 代碼如下:HAVING COUNT(O.orderid) < 3

之後，產生的VT4表內容如下：

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，這裡面使用的是COUNT(O.orderid)，而不是COUNT(*)，由於這個查詢中添加了外部列，COUNT方法會忽略NULL的列，導致出現了你不想要的結果。

Step 5 SELECT 子句

儘管出現在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用者。這個子句包含三個子階段：(5-1)計算運算式，(5-2) 處理DISTINCT，(5-3)應用TOP過濾。

Step 5-1 計算運算式

SELECT子句中的運算式可以返回或者操作前一步表中返回的基本欄。如果這個sql語句是一個彙總查詢，在Step 3之後，你只能使用GROUP BY中的列，對不屬於GROUP集合中的列必須使用彙總運算。不屬於FROM表中基本欄的必須為其起一個別名，如YEAR(orderdate) AS orderyear。

注意：在SELECT子句中建立的別名，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)，至於什麼是all-at-once operation這裡就不再介紹了。因此，SELECT子句中建立的別名只能在後面的子句中使用，如ORDER BY。例如：SELECT YEAR(orderdate) AS orderyear . . . ORDER BY orderyear。

在這個例子中：

複製代碼 代碼如下:SELECT C.customerid, COUNT(O.orderid) AS numorders

結果會得到一個虛擬表VT5-1：

C.customerid	numorders
FIFSSA	0
FRNDO	2

Step 5-2:應用DISTINCT子句

如果sql語句中使用了DISTINCT，sql會把重複列去掉，產生虛擬表VT5-2。

Step 5-3:應用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。基於ORDER BY子句定義的順序，指定個數的列會被查詢出來。這個過程產生虛擬表VT5-3。

正如上文提到的，這一步依賴於ORDER BY定義的順序來決定哪些列應該顯示在前面。如果你沒有指定結果的ORDER BY順序，也沒有使用WITH TIES子句 ，每一次的返回結果可能會不一致。

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ORDER BY子句指定的順序，返回遊標VC6。ORDER BY子句也是唯一一個可以使用SELECT子句建立的別名的地方。

注意:這一步和之前不同的地方在於，這一步返回的結果是一個遊標，而不是表。sql是基於集合理論的，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，因此成員的順序並不重要。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遊標。理解這一點對你瞭解sql很重要。

上面的步驟:

本書中主要內容是參照 Inside Microsoft SQL Server 2008:T-SQL Query，中的內容，大家如果想深入瞭解sql查詢相關的知識，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。