SQL Server 查询处理中的各个阶段(SQL执行顺序)
SQL 不同于与其他编程语言的最明显特征是处理代码的顺序。在大数编程语言中，代码按编码顺序被处理，但是在SQL语言中，第一个被处理的子句是FROM子句，尽管SELECT语句第一个出现，但是几乎总是最后被处理。
每个步骤都会产生一个虚拟表，该虚拟表被用作下一个步骤的输入。这些虚拟表对调用者（客户端应用程序或者外部查询）不可用。只是最后一步生成的表才会返回 给调用者。如果没有在查询中指定某一子句，将跳过相应的步骤。下面是对应用于SQL server 2000和SQL Server 2005的各个逻辑步骤的简单描述。
( 1 ) FROM [ left_table ]
( 3 ) < join_type > JOIN < right_table >
( 2 ) ON < join_condition >
( 4 ) WHERE < where_condition >
( 5 ) GROUP BY < group_by_list >
( 6 ) WITH < CUBE | RollUP >
( 7 ) HAVING < having_condition >
( 10 ) ORDER BY < order_by_list >
逻辑查询处理阶段简介
- FROM：对FROM子句中的前两个表执行笛卡尔积（Cartesian product)(交叉联接），生成虚拟表VT1
- ON：对VT1应用ON筛选器。只有那些使<join_condition>为真的行才被插入VT2。
- OUTER(JOIN)：如 果指定了OUTER JOIN（相对于CROSS JOIN 或(INNER JOIN),保留表（preserved table：左外部联接把左表标记为保留表，右外部联接把右表标记为保留表，完全外部联接把两个表都标记为保留表）中未找到匹配的行将作为外部行添加到 VT2,生成VT3.如果FROM子句包含两个以上的表，则对上一个联接生成的结果表和下一个表重复执行步骤1到步骤3，直到处理完所有的表为止。
- WHERE：对VT3应用WHERE筛选器。只有使<where_condition>为true的行才被插入VT4.
- GROUP BY：按GROUP BY子句中的列列表对VT4中的行分组，生成VT5.
- CUBE|ROLLUP：把超组(Suppergroups)插入VT5,生成VT6.
- HAVING：对VT6应用HAVING筛选器。只有使<having_condition>为true的组才会被插入VT7.
- SELECT：处理SELECT列表，产生VT8.
- DISTINCT：将重复的行从VT8中移除，产生VT9.
- ORDER BY：将VT9中的行按ORDER BY 子句中的列列表排序，生成游标（VC10).
- TOP：从VC10的开始处选择指定数量或比例的行，生成表VT11,并返回调用者。
注：步骤10，按ORDER BY子句中的列列表排序上步返回的行，返回游标VC10.这一步是第一步也是唯一一步可以使用SELECT列表中的列别名的步骤。这一步不同于其它步骤的 是，它不返回有效的表，而是返回一个游标。SQL是基于集合理论的。集合不会预先对它的行排序，它只是成员的逻辑集合，成员的顺序无关紧要。对表进行排序 的查询可以返回一个对象，包含按特定物理顺序组织的行。ANSI把这种对象称为游标。理解这一步是正确理解SQL的基础。
因为这一步不返回表（而是返回游标），使用了ORDER BY子句的查询不能用作表表达式。表表达式包括：视图、内联表值函数、子查询、派生表和共用表达式。它的结果必须返回给期望得到物理记录的客户端应用程序。例如，下面的派生表查询无效，并产生一个错误：
select * from(select orderid,customerid from orders order by orderid) as d
下面的视图也会产生错误
create view my_view as select * from orders order by orderid
在SQL中，表表达式中不允许使用带有ORDER BY子句的查询，而在T—SQL中却有一个例外（应用TOP选项）。
所以要记住，不要为表中的行假设任何特定的顺序。换句话说，除非你确定要有序行，否则不要指定ORDER BY 子句。排序是需要成本的，SQL Server需要执行有序索引扫描或使用排序运行符。
推荐一段SQL代码：行列转置
/*问题：假设有张学生成绩表(tb)如下:
姓名 课程 分数张三 语文 74张三 数学 83张三 物理 93李四 语文 74李四 数学 84李四 物理 94想变成(得到如下结果)： 姓名 语文 数学 物理 ---- ---- ---- ----李四 74 84 94张三 74 83 93-------------------
*/ 
create table tb(姓名 varchar(10),课程 varchar(10),分数 int)insert into tb values('张三' , '语文' , 74)insert into tb values('张三' , '数学' , 83)insert into tb values('张三' , '物理' , 93)insert into tb values('李四' , '语文' , 74)insert into tb values('李四' , '数学' , 84)insert into tb values('李四' , '物理' , 94)go --SQL SERVER 2000 静态SQL,指课程只有语文、数学、物理这三门课程。(以下同)select 姓名 as 姓名 , max(case 课程 when '语文' then 分数 else 0 end) 语文, max(case 课程 when '数学' then 分数 else 0 end) 数学, max(case 课程 when '物理' then 分数 else 0 end) 物理from tbgroup by 姓名
这样做确实是爽了自己, 可苦了机器, 服务器还需要在我们的杂乱无章的 SQL 语句中寻找它下一句需要执行的关键字在哪里.
效 率嘛, 由于我们的感觉神经对秒以下的变化实在不敏感, 暂且就认为自已写的 SQL 顺序无关紧要, "反正没什么变化!", 呵呵.其实服务器对每句 SQL 解析时间都会有详细记录的, 大家可以看一下自已按习惯写的 SQL 和按标准顺序写的SQL解析时间差别有多大.
因此, 建议大家在平时工作中 SQL 语句按标准顺序写, 一是专业, 二是实用, 呵呵, 不过我觉得最主要的是心里感觉舒服.
标准的 SQL 的解析顺序为:
(1).FROM 子句, 组装来自不同数据源的数据
(2).WHERE 子句, 基于指定的条件对记录进行筛选
(3).GROUP BY 子句, 将数据划分为多个分组
(4).使用聚合函数进行计算
(5).使用 HAVING 子句筛选分组
(6).计算所有的表达式
(7).使用 ORDER BY 对结果集进行排序
举例说明: 在学生成绩表中 (暂记为 tb_Grade), 把 "考生姓名"内容不为空的记录按照 "考生姓名" 分组, 并且筛选分组结果, 选出 "总成绩" 大于 600 分的.
标准顺序的 SQL 语句为:
select 考生姓名, max(总成绩) as max总成绩
from tb_Grade
where 考生姓名 is not null
group by 考生姓名
having max(总成绩) > 600
order by max总成绩
在上面的示例中 SQL 语句的执行顺序如下:
(1). 首先执行 FROM 子句, 从 tb_Grade 表组装数据源的数据
(2). 执行 WHERE 子句, 筛选 tb_Grade 表中所有数据不为 NULL 的数据
(3). 执行 GROUP BY 子句, 把 tb_Grade 表按 "学生姓名" 列进行分组
(4). 计算 max() 聚集函数, 按 "总成绩" 求出总成绩中最大的一些数值
(5). 执行 HAVING 子句, 筛选课程的总成绩大于 600 分的.
(7). 执行 ORDER BY 子句, 把最后的结果按 "Max 成绩" 进行排序.
--1.from
--2.on
--3.outer(join)
--4.where
--5.group by
--6.cube|rollup
--7.having
--8.select
--9.distinct
--10.order by
--11.top
1. 逻辑查询处理步骤序号
(8)SELECT (9)DISTINCT (11)<TOP_specification> <select_list>
(1)FROM <left_table>
(3) <join_type> JOIN <right_table>
(2) ON <join_condition>
(4)WHERE <where_condition>
(5)GROUP BY <group_by_list>
(6)WITH {CUBE | ROLLUP}
(7)HAVING <having_condition>
(10)ORDER BY <order_by_list>
每个步骤产生一个虚拟表，该虚拟表被用作下一个步骤的输入。
只有最后一步生成的表返回给调用者。
如果没有某一子句，则跳过相应的步骤。
1. FROM:
对FROM子句中的前两个表执行笛卡尔积，生成虚拟表VT1。
2. ON:
对VT1应用ON筛选器。只有那些使<join_condition>为真的行才被插入VT2。
3. OUTER(JOIN):
如果指定了OUTER JOIN，保留表中未找到匹配的行将作为外部行添加到VT2，生成VT3。
如果FROM子句包含两个以上的表，则对上一个联接生成的结果表和下一个表重复执行步骤1到步骤3，直到处理完所有的表为止。
4. 对VT3应用WHERE筛选器。只有使<where_condition>为TRUE的行才被插入VT4。
5. GROUP BY:
按GROUP BY 子句中的列列表对VT4中的行分组，生成VT5。
6. CUBE|ROLLUP:
把超组插入VT5，生成VT6。
7. HAVING:
对VT6应用HAVING筛选器。
只有使<having_condition>为TRUE的组才会被插入VT7。
注：having不能单独使用，having子句是对分组后的记录的筛选，所以有having必须要有group by
8. SELECT:
处理SELECT列表，产生VT8。
9. DISTINCT:
将重复的行从VT8中移除，产生VT9。
10. ORDER BY:
将VT9中的行按ORDER BY子句中的列列表排序，生成一个有表(VC10)。
11. TOP:从VC10的开始处选择指定数量或比例的行，生成表VT11,并返回给调用者。
注：top n可以实现分页
select top 20 * from 雇员 ------第一页
select top 20 * from 雇员
where 身份证号码 not in (select top 20 身份证号码 from 雇员) ------第二页
2. 准备数据
SET NOCOUNT ON;
USE tempdb;
GO
IF OBJECT_ID('dbo.Orders') IS NOT NULL
DROP TABLE dbo.Orders;
GO
IF OBJECT_ID('dbo.Customers') IS NOT NULL
DROP TABLE dbo.Customers;
GO
CREATE TABLE dbo.Customers
(
customerid CHAR(5) NOT NULL PRIMARY KEY,
city VARCHAR(10) NOT NULL
);
INSERT INTO dbo.Customers(customerid,city) VALUES('FISSA', 'Madrid');
INSERT INTO dbo.Customers(customerid,city) VALUES('FRNDO', 'Madrid');
INSERT INTO dbo.Customers(customerid,city) VALUES('KRLOS', 'Madrid');
INSERT INTO dbo.Customers(customerid,city) VALUES('MRPHS', 'Zion');
CREATE TABLE dbo.Orders
(
orderid INT NOT NULL PRIMARY KEY,
customerid CHAR(5) NULL REFERENCES Customers(customerid)
);
INSERT INTO dbo.Orders(orderid, customerid) VALUES(1,'FRNDO');
INSERT INTO dbo.Orders(orderid, customerid) VALUES(2,'FRNDO');
INSERT INTO dbo.Orders(orderid, customerid) VALUES(3,'KRLOS');
INSERT INTO dbo.Orders(orderid, customerid) VALUES(4,'KRLOS');
INSERT INTO dbo.Orders(orderid, customerid) VALUES(5,'KRLOS');
INSERT INTO dbo.Orders(orderid, customerid) VALUES(6,'MRPHS');
INSERT INTO dbo.Orders(orderid, customerid) VALUES(7, NULL);
执行结果：
3. 查询语句
USE tempdb;
GO
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;
执行结果：
4. 逻辑查询处理步骤详解
1. 执行笛卡尔乘积，形成VT1。如果左表包含n行，右表包含m行，VT1将包含n×m行。
执行结果VT1：
2. 应用ON 筛选器，只有<join_condition>为TRUE的那些行才会包含在VT2中。
ON C.customerid = O.customerid
三值逻辑：
TRUE、FALSE、UNKNOWN为SQL中逻辑表达式的可能值。
UNKNOWN值通常出现在含NULL值的逻辑表达式中，如NULL > 42; NULL = NULL; X + NULL > Y。
NOT TRUE 等于 FALSE
NOT FALSE 等于TRUE
NOT UNKNOWN 等于 UNKNOWN
所有的查询筛选器，如ON、WHERE、HAVING把UNKNOWN看作为FALSE处理。
CHECK约束中的UNKNOWN值被当作TRUE对待。如果表中含有一个CHECK约束，要求salary列的值必须大于0，则插入salary为NULL的行时可以被接受。
UNIQUE约束、排序操作、分组操作认为两个NULL值是相等的。如，表中有一列定义了UNIQUE约束，则无法向表中插入该列值为NULL的两行。GROUP BY子句把所有NULL值分在一组。ORDERB BY子句把所有NULL值排列在一起。
对VT1增加ON筛选器的结果VT2：
3. 添加外部行，通过指定LEFT、RIGHT、FULL中的一种OUTER JOIN，可以把左表、右表、所有表标记为保留表。把一个表设为保留表表示返回该表的所有行，即使<join_condition>已经执行 过筛选。保留表中的这些行被称为外部行，外部行中非保留表的属性被赋予NULL，最后生成VT3：
4. 应用WHERE筛选器，只有符合<where_condition>的行才会成为VT4的一部分。因为数据还没有被分组，所以不能使用聚合筛 选器，例如WHERE orderdate = MAX(orderdate)。也不能饮用SELECT列表中的别名，因为SELECT列表这时还没有被处理，例如SELECT YEAR(orderdate) AS orderyear WHERE orderyear > 2000。
对于包含OUTER JOIN子句的查询，如何判断到底是在ON筛选器还是在WHERE筛选器中指定逻辑表达式：ON在添加外部行前被应用，WHERE在外部行添加之后被应 用。ON筛选器对保留表中部分行的一处不是最终的，因为还要执行添加外部行的步骤，而WHERE筛选器对这些行的移除是最终的。
只有在使用外部联接时，ON和WHERE子句才会存在这种逻辑限制，当使用内部联接时，在那里指定逻辑表达式都无所谓，因为没有上面的步骤3。
WHERE C.city = 'Madrid'
生成虚拟表VT4：
5. 分组。GROUP BY子句中列列表的每个唯一的值组合成为一组，生成VT5：
| Groups |
Raw |
| C.customerid |
|
| FISSA |
|
| FRNDO |
|
| KRLOS |
VT5由两部分组成：Group Section和Raw Section。
如果在查询中指定了GROUP BY子句，则后面的所有步骤(如：HAVING、SELECT)只能指定可以为成组得到的标量值的表达式。也就是说，表达式的结果是GROUP BY列表中的列/表达式(如：C.customer)或聚合函数(如：COUNT(O.orderid))。该限制是因为最终的结果集中最多只为每一个组 包含一行。
这一阶段认为两个NULL是相等的。所有的NULL值会被分配到一组。
如果指定GROUP BY ALL，则在WHERE筛选中被移除的组将被添加到VT5中，且原始部分为空集合。在后面的步骤中，对该组应用COUNT聚合函数的结果将为0，应用其他聚合函数的结果为NULL。最好不要使用GROUP BY ALL。
6. 使用CUBE或ROLLUP选项，将创建超组并把它添加到上一步返回的虚拟表中，生成VT6。
7. 应用HAVING 筛选器 ，只有符合<having_condition>的组才会成为VT7的一部分。HAVING是唯一的应用到已分组数据的筛选器。
HAVING COUNT(O.orderid) < 3
在这里使用了COUNT(O.orderid)，而不是COUNT(*)，所以外部行因为O.orderid为NULL，于是不计入COUNT中。如FISSA这组的COUNT(O.orderid)为0.
红色部分为被HAVING筛选掉的分组。
| Groups |
Raw |
| C.customerid |
|
| FISSA |
|
| FRNDO |
|
| KRLOS |
8. 处理SELECT列表，为不是基列的表达式应用别名，使其在结果表中有一个名称。在SELECT列表中创建的别名不能再前面的步骤中使用，甚至不能再SELECT列表中使用，只能在ORDER BY中使用。
SELECT C.customerid, COUNT(O.orderid) AS numorders
生成VT8：
逻辑上，应当假设所有操作同时发生。
9. 应用DISTINCT子句，如果查询中指定了DISTINCT子句，将从上一步返回的虚拟表中移除重复行，并生成虚拟表VT9。使用GROUP BY，再使用DISTINCT是多余的。
10. 应用ORDER BY子句，按照ORDER BY子句中的列列表排序上一步返回的行，返回游标VC10。只有这一步可以使用SELECT别名。如果指定了DISTINCT，ORDER BY子句中的表达式只能访问上一步返回的虚拟表，只能按已经SELECT的列排序。
ANSI SQL 1999中增强了ORDER BY的支持，允许访问SELECT阶段的输入虚拟表和输出虚拟表。就是说如果未指定DISTINCT，可以在ORDER BY子句中指定任何可以在SELECT子句中使用的表达式，可以按最后结果集中不存在的表达式排序。
ORDER BY numorders;
也可以在ORDER BY子句中指定SELECT列表中结果列的序号：
ORDER BY 2, 1;
但是尽量不要这样去做，因为可能改变了SELECT列表却忘记了修改ORDER BY列表，而且当SELECT列表很长时，查序号不是一个好方法。
因为这一步不是返回表，而是返回游标，使用了ORDER BY子句的查询不能用作表表达式。表表达式包括：视图、内联表值函数、子查询、派生表和共用表表达式(CTE)。
不要为表中的行假定顺序，除非确实需要有序行，否则不要指定ORDER BY子句。排序是需要成本的，SQL Server需要执行有序索引扫描或使用排序运算符。
ORDER BY这一步认为两个NULL是相等的，所有的NULL会被排列在一起，ANSI并没有规定NULL比已知值高还是低，而是把这个问题留给了具体实现，在T-SQL中NULL排位比已知值低。
ORDER BY numorders
返回的游标VC10：
11. 应用TOP选项，从游标的最前面选择指定的行数，生成表VT11并返回给调用者。在SQLServer 2000中，TOP的输入必须为常量，而在2005中可以是任何独立的表达式。
如果没有ORDER BY子句或WITH TIES选项，返回的行正好是物理上最先访问的行，可能会产生不同的结果。
只有指定了TOP选项，才可以在表表达式中使用带有ORDER BY子句的查询：
SELECT *
FROM (SELECT TOP 100 PERCENT orderid, customerid
FROM dbo.Orders
ORDER BY orderid) AS D;