Tsql查询执行顺序

对于T-SQL编程,用得最广泛的,莫过于查询(Querying)。要想写出高质量、高性能的查询语句,必须深入地了解逻辑查询处理。

一、逻辑查询处理的各个阶段

(5)SELECT DISTINCT TOP(<top_specification>) <select_list>                     

(1)FROM <left_table> <join_type> JOIN <right_table> ON <on_predicate> 

(2)WHERE <where_predicate>

(3)GROUP BY <group_by_specification>

(4)HAVING <having_predicate>

(6)ORDER BY <order_by_list>

上边语句是一个普通格式的查询语句,基本包含了所有的查询条件和关键字。你可能会发现前边的序号并不是按顺序来的,被你说对了,这是SQL与其他编程语言不同的最明显特征,就是它的执行顺序并不是按照编写顺序来的。上边的序号,就是查询语句在执行过程中的逻辑处理顺序。下面简单介绍一下各个阶段都干了啥事。

(1)FROM 阶段

    FROM阶段标识出查询的来源表,并处理表运算符。在涉及到联接运算的查询中(各种join),主要有以下几个步骤:

  a.求笛卡尔积。不论是什么类型的联接运算,首先都是执行交叉连接(cross join),求笛卡儿积,生成虚拟表VT1-J1。

      b.ON筛选器。这个阶段对上个步骤生成的VT1-J1进行筛选,根据ON子句中出现的谓词进行筛选,让谓词取值为true的行通过了考验,插入到VT1-J2。

      c.添加外部行。如果指定了outer join,还需要将VT1-J2中没有找到匹配的行,作为外部行添加到VT1-J2中,生成VT1-J3。

    经过以上步骤,FROM阶段就完成了。概括地讲,FROM阶段就是进行预处理的,根据提供的运算符对语句中提到的各个表进行处理(除了join,还有apply,pivot,unpivot)

(2)WHERE阶段

     WHERE阶段是根据<where_predicate>中条件对VT1中的行进行筛选,让条件成立的行才会插入到VT2中。

(3)GROUP BY阶段

      GROUP阶段按照指定的列名列表,将VT2中的行进行分组,生成VT3。最后每个分组只有一行。

(4)HAVING阶段

      该阶段根据HAVING子句中出现的谓词对VT3的分组进行筛选,并将符合条件的组插入到VT4中。

(5)SELECT阶段

  这个阶段是投影的过程,处理SELECT子句提到的元素,产生VT5。这个步骤一般按下列顺序进行

        a.计算SELECT列表中的表达式,生成VT5-1。

        b.若有DISTINCT,则删除VT5-1中的重复行,生成VT5-2

        c.若有TOP,则根据ORDER BY子句定义的逻辑顺序,从VT5-2中选择签名指定数量或者百分比的行,生成VT5-3

(6)ORDER BY阶段

     根据ORDER BY子句中指定的列明列表,对VT5-3中的行,进行排序,生成游标VC6.

当然SQL SERVER在实际的查询过程中,有查询优化器来生成实际的工作计划。以何种顺序来访问表,使用什么方法和索引,应用哪种联接方法,都是由查询优化器来决定的。优化器一般会生成多个工作计划,从中选择开销最小的那个去执行。逻辑查询处理都有非常特定的顺序,但是优化器常常会走捷径。

 

 

 T-SQL查询处理这种逻辑处理顺序,是理论上的处理过程,实际情况还会根据查询优化器选择最优的执行计划。

还是从FROM阶段讲开。

1FROM阶段

  这个阶段是查询逻辑处理的第一步。想到这里,想起了LINQ表达式不就是从FROM开始的嘛,看来还是挺有道理的。FROM阶段负责表示表或要查询的表。如果指定了表运算符,还需  要按从左到右的顺序,对运算符进行逐个处理。表运算符有4类,JOIN,APPLY,PIVOT,UNPIVOT。每个表运算符都有自己的处理规则。这里挑最常见的JOIN来说。

对于联接(join),一般有以下几个个步骤:

a.求笛卡尔积,对两张表进行cross join,得出最大的可能结果集。如果左表有n行,右表有m行,则结果集有nxm行。

b.利用ON筛选条件来筛选,剔除不符合条件的行。

c.对于外联接(leftrightfull outer join),还需要添加外部行。在上个步骤中,ON条件剔除掉了所有不匹配两张表的行。但是在外联接中,通过指定外连接的类型,需要将其中的一个或者两个表标记为保留表,并返回该表中所有的行。所以这时候还需要将保留表中被ON筛选条件剔除的行重新加入到结果集中(这些重新加进来的表,书中称为外部行),并将外部行中非保留表的列值标记为NULL.再次提醒一下,这一个步骤,只有外联接才执行,对于内联接(inner join)只需要执行ab两个步骤的。

2WHERE阶段

  对于上一步骤返回的虚拟表,经过where条件的判定,只有让where条件为true的行才会被保留下来。请注意,因为还没有对数据进行分组,所以在where子句中不能聚合。也不能引用select列表中创建的别名,因为SELECT阶段还在后头呢。例如where orderid>max(orderid), select year(thedate) as theyear... where theyear>2010是不能使用的。

另外一个很让人迷惑的问题是,对于包含JOIN的查询,到底ONWHERE子句有什么区别,应该什么时候使用ON子句,什么时候使用where子句。这里作一下说明。只有对于外联接,ONwhere子句才会存在这种逻辑区别,因为在外联接中,通过ON子句的筛选之后,还要对保留表进行外部行添加,而where子句则是在外部行添加过之后才进行筛选的。因此,ON子句对这种外联接的情况的筛选,并不是最终的结果,在FROM阶段的第三个步骤,还会把外部行添加回来的。而对于内联接,where子句和on子句作用是完全一样的,在哪里筛选都是同种效果,没有其他步骤。所以在处理这种含有外联接的查询,一定要注意ON筛选和where筛选的区别,避免使用错了,达不到筛选的效果。另外,对于内联接,一个不错的建议是,对于两个表都存在的字段筛选,用ON子句,对于单个表的字段筛选,用where,例如:select * from a inner join b on a.col = b.col where a.col2 >1

3GROUP BY阶段

在这一阶段将上一步返回的虚拟表中的结果集按分组进行重组,由分组集所有列的每个唯一组合,标识出一个组。再用这些组,跟上一步返回的每一个行进行关系。注意,每个行只能关联一个组。最后,生成的结果集中,每个组只能有一行。关于GROUP BY还有很多有意思的地方,比如cuberollupgrouping等等,有时间再一一介绍。

(4)HAVING阶段

HAVING筛选器用于对上一步返回的结果集进行筛选。HAVING筛选器是唯一能筛选分组数据的筛选器,ONwhere都不行。理由很简单,ONwhere都是在分组之前进行处理的,自然不能对分组进行筛选。所以HAVINGWHERE的区别,也是很显而易见了。HAVING 只能与 SELECT 语句一起使用。HAVING 通常在 GROUP BY 子句中使用。如果不使用 GROUP BY 子句,则 HAVING 的行为与 WHERE 子句一样。

5SELECT阶段

这一个步骤,将构造最终返回给调用者的表。这个步骤涉及到3个子阶段。

a.计算表达式。在这个阶段中,select列表可以返回油上一步得到的虚拟表的基础列,也可以是对这些基础列的操作。有一点需要注意的是,在这个select列表中,所有的表达式是同时计算的。举个例子,在SQL中,可以这么交换两个列值:update tab_test set col1 = col2,col2 =col1;在别的语言看来这的确很神奇。

而且在select列表中创建的别名不能在同一select列表中的其他表达式中使用。所以,基于这个特性,我们就会得出一个结论,select列表的顺序是无关紧要的。

b.处理DINSTINCT,如果查询中指定了DINSTINCT,则从上一步返回的虚拟表中删除重复的行。

c.应用TOP选项。对于指定了TOP选项的查询,则会根据查询的order by子句来选择指定数量的行。TOP选项里有很多特殊的地方,此处先不扯远,以后有机会单独讲。

6ORDER BY阶段

这一步按照order by列表中的列明对上一步的表进行排序,返回游标。

这里有必要谈一下集合和游标。SQL的理论基础是集合,集合是无序的,它只是成员的一种逻辑集合。对于带有排序作用的ORDER BY子句的查询,可以返回一个对象,其中的行按照特定的顺序组织在一起。ANSI把这种 对象成为游标(cursor)。

因为在这一步中,最后返回的是游标,所以带有order by的查询,是不能用来定义视图,子查询,公用表等。例如:

SELECT * FROM (SELECT col1,col2 FROM tab_test ORDER BY col1)是无效的,并且将报错。

但是如果同时指定了TOP选项,则是一个例外。SELECT * FROM (SELECT top (10) col1,col2 FROM tab_test ORDER BY col1),对于这个查询,因为同时指定了toporder by,则子查询中的结果一定是固定而且有序的的,但是外部的查询,则不能保证是有序排列的。

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