sql开发知识:sql语句解析执行的过程及原理

SQL语句解析执行的过程包括词法分析、语法分析、语义分析、优化器优化和执行引擎执行。原理是通过编译器将SQL语句转换为可执行的代码，然后由数据库管理系统执行。

在数据库管理系统中，SQL（结构化查询语言）是一种用于管理关系数据库的标准语言，它可以用来执行各种数据库操作，如查询、插入、更新和删除数据等，本文将详细介绍SQL语句解析执行的过程及原理。

1、词法分析

词法分析是SQL语句解析的第一步，它将SQL语句分解成一系列的词素（token），词素是SQL语句中的最小语法单位，例如关键字、标识符、运算符等，词法分析器会根据预先定义好的词法规则，将输入的SQL语句分割成一个个的词素。

2、语法分析

语法分析是SQL语句解析的第二步，它将词法分析得到的词素组合成语法结构，语法分析器会根据预先定义好的语法规则，检查词素的组合是否符合语法要求，如果符合要求，语法分析器会生成一个语法树，表示SQL语句的语法结构，语法树是一棵嵌套的树形结构，每个节点表示一个语法单元，例如表达式、子查询等。

3、语义分析

语义分析是SQL语句解析的第三步，它根据预先定义好的语义规则，检查语法树是否具有正确的语义，语义分析主要包括以下几个方面：

检查表和列是否存在：语义分析器会检查SQL语句中引用的表和列是否存在于数据库中，如果不存在，语义分析器会报错并提示用户。

检查数据类型是否匹配：语义分析器会检查SQL语句中的数据类型是否与数据库中的数据类型相匹配，如果不匹配，语义分析器会报错并提示用户。

检查权限：语义分析器会检查用户是否有执行SQL语句所需的权限，如果没有权限，语义分析器会报错并提示用户。

4、优化

优化是SQL语句解析的最后一步，它根据预先定义好的优化规则，对语法树进行优化，优化的目的是提高SQL语句的执行效率，优化主要包括以下几个方面：

选择最优的执行计划：优化器会根据统计信息和代价模型，选择最优的执行计划来执行SQL语句。

消除冗余操作：优化器会消除SQL语句中的冗余操作，例如使用临时表存储中间结果，避免重复计算。

调整连接顺序：优化器会调整SQL语句中的连接顺序，以提高执行效率。

1、查询优化器的执行过程

查询优化器是数据库管理系统中负责生成最优执行计划的程序，它的执行过程主要包括以下几个步骤：

收集统计信息：查询优化器会收集数据库中表和索引的统计信息，包括数据量、分布情况等，这些统计信息对于生成最优执行计划非常重要。

生成候选执行计划：查询优化器会根据语法树和统计信息，生成多个候选执行计划，每个候选执行计划都对应一种可能的执行方式。

评估候选执行计划的代价：查询优化器会对每个候选执行计划进行代价评估，选择代价最低的执行计划作为最优执行计划，代价评估主要考虑两个方面：CPU代价和I/O代价，CPU代价是指执行计划所需的计算资源，I/O代价是指执行计划所需的磁盘访问次数。

生成最优执行计划：查询优化器会选择代价最低的执行计划作为最优执行计划，并将其翻译成可执行的机器指令。

2、可执行程序的执行过程

可执行程序是由查询优化器生成的机器指令序列，它描述了如何执行SQL语句，可执行程序的执行过程主要包括以下几个步骤：

读取数据：可执行程序首先会读取SQL语句中引用的数据，例如从磁盘上的表中读取数据。

计算结果：可执行程序会根据最优执行计划，对读取到的数据进行计算，得到最终的结果，计算过程中可能会涉及到排序、分组、聚合等操作。

写入数据：可执行程序最后会将计算得到的结果写入磁盘上的表中，或者返回给用户。