SQL Server2005 T-SQL 概览系列之一 逻辑查询处理

逻辑查询中的各个阶段
本节介绍逻辑查询所涉及的各个阶段。先描述每个阶段，然后再结合示例详细介绍。
逻辑查询处理的步骤序号
(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 ALL <group_by_list>
(6)   WITH {CUBE | ROLLUP}
(7)   HAVING <having_condition>
(10) ORDER BY <order_by_list>

<join_type>:LEFT OUTER JOIN、RIGHT OUTER JOIN、INNER JOIN、FULL OUTER JOIN
重要性：理解T-SQL查询的逻辑处理过程是写正确T-SQL的基础。上面是查询的一般形式，几乎包含我们在平时开发中所用到的所有T-SQL元素。（其中没有包括SQL Server 2005 新加入的元素：PIVOT、UNPIVOT、APPLY、OVER等）。
    SQL 不同于其他编程语言的最明显的特征是处理代码的顺序。在大多数编程语言中，代码是顺着处理的，但在SQL中，第一个被处理的子句是FROM子句。
    整个T—SQL的逻辑查询处理过程可以简单的理解成：查询过程中生成了一个虚拟的表（VT），在查询完成前VT对于调用者是不可见的。每个步骤所产生的VT都作为下一个步骤的输入，知道最后一步执行完成后，会把其中包含的数据返回给调用者。在整个过程中可分为两类操作：（1）向VT中填充数据，（2）从VT中删除不符合条件的数据。

逻辑查询处理阶段简介
1、 FROM：对FROM子句中的前两个表执行笛卡尔积（交叉联接），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子句中包含两个以上的表，则对上一个联接生成的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、WHERE：对VT3应用WHERE筛选器。只用使<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.
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，生成一个游标(VC10).
11、从VC10的开始处选择指定数量或比例的行，生成VT11，并返回给调用者。

Customers/Orders场景下的示例查询
代码清单1-2 表Customers和Orders的数据定义语言和示例数据

 1Set nocount on
 2use tempdb
 3go
 4if object_id('dbo.orders') is not null
 5 drop table dbo.orders
 6go
 7
 8if object_id('dbo.customers') is not null
 9 drop table dbo.customers
go

create table dbo.customers
(
 customerid char(5) not null primary key,
 city       nvarchar(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','Ziobn');

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);

代码清单1-3  查询：来自Madrid且订单数少于3的消费者

select c.customerid, Count(o.orderid) as numbers
from 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 numbers

查询结果
customerid    numbers
FISSA            0
FRNDO            2
逻辑查询步骤详解

步骤1 执行笛卡尔积（交叉联接） 

    对From子句的两个表执行笛卡尔积，生成虚拟表VT1。VT1左表的行和右表的行的每一个可能的组合都包含一行。如果左表包含n行，右表包含m行，VT1中将包含n×m行。该步骤中的VT1将包含28行（4×7）。
该步骤相当于执行如下语句：select c.*,o.* from customers as c, orders as o

步骤2：应用ON筛选器（联接条件）
ON筛选器是可以用于查询的三个筛选器（ON、WHERE和HAVING）中的一个。ON筛选器中的逻辑表达式被应用到上一步骤返回的虚拟表（VT1）中的所有行。只有使<链接条件>为TRUE的那些行才会包含在由步骤2返回的虚拟表（VT2）中。
注：这里涉及到了三值逻辑（TRUE、FALSE和UNKNOWN），稍后章节中会详细讲述。
步骤2返回的虚拟表（VT2）
 Match？    C.customerid      C.city      O.orderid    O.customerid
 TRUE       FRNDO             Madrid      1            FRNDO 
 TRUE       FRNDO             Madrid      2            FRNDO
 TRUE       KRLOS             Madrid      3            KRLOS
 TRUE       KRLOS             Madrid      4            KRLOS
 TRUE       KRLOS             Madrid      5            KRLOS
 TRUE       MRPHS             Zion        6            MRPHS

步骤3： 添加外部行
    这一步只与外部链接有关。通过指定一种外部联接（LEFT、RIGHT或FULL），可以把一个或两个输入表标记为保留表。把一个表标记为保留表表示你希望返回该表的所有行，即使<联接条件>过滤掉了一些行。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。步骤3返回VT2中的行以及保留表在步骤2被过滤掉的行。保留表中的行被称为外部行。外部行中非保留表中的属性被赋值为NULL。最后生成虚拟表VT3
    在这个示例中，保留表是customers：
    步骤3返回的虚拟表VT3
  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
  FISSA             Madrid      NULL         NULL

步骤4：应用WHERE筛选器
    对上一步返回的虚拟表中的所有行应用WHERE筛选器。只有符合<where_condition>的行才会成为该步骤所返回虚拟表的一部分。
注：关于逻辑筛选条件到底是用在ON中还是用在WHERE中在下一章节中详细描述。
    步骤4 返回的虚拟表 VT4
  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
  FISSA             Madrid      NULL         NULL

步骤5：分组
上一步返回的行被分配到各个组。GROUP BY 子句中列列表的每一个唯一值组合成为一组。上一步返回的每个基行都被分配到一个组，且仅分配到一个组。得到虚拟表VT5。VT5由两部分组成：实际组构成的成组部分（group section）和由上一步返回的基行构成的原始部分（raw section）
步骤5得到的VT5
  Groups         Raw
  C.customerid   C.customerid      C.city      O.orderid    O.customerid
  FRNDO          FRNDO             Madrid      1            FRNDO 
                 FRNDO             Madrid      2            FRNDO
  KRLOS          KRLOS             Madrid      3            KRLOS
                 KRLOS             Madrid      4            KRLOS
                 KRLOS             Madrid      5            KRLOS
  FISSA          FISSA             Madrid      NULL         NULL

步骤6：应用CUBE或ROLLUP选项
    如果指定了CUBE或ROLLUP，将创建超组并把它添加到上一步返回的虚拟表中，生成虚拟表VT6

步骤7：应用HAVING筛选器
    对上一步返回的组应用HAVING筛选器。只有符合<having_condition>的组才会成为这一步骤返回的虚拟表（VT6）的一部分。
步骤7返回的虚拟表VT7
  C.customerid   C.customerid      C.city      O.orderid    O.customerid
  FRNDO          FRNDO             Madrid      1            FRNDO 
                 FRNDO             Madrid      2            FRNDO
  FISSA          FISSA             Madrid      NULL         NULL

步骤8：处理select列表
    尽管SELECT列表是查询中最先被指定的，但却被放到第8步处理。处理SELECT列表这一步用于构建最终要被返回给调用方的表。SELECT列表中的表达式可以是上一步返回的虚拟表的基列，也可以是对这些基列的操作。
步骤8返回的虚拟表VT8
  C.customerid              numorders
  FRNDO                     2
  FISSA                     0
步骤9：应用DISTINCT子句
    如果在查询中指定了DISTINCT子句，将从上一步返回的虚拟表中移除重复的行，并生成虚拟表VT9。

步骤10：应用ORDER BY 子句
    按照ORDER BY 子句中的列列表排序上一步骤返回的行，返回游标VC10.
步骤11：应用TOP选项
    TOP选项允许你指定要返回的行数或百分比。从游标（VC10）的最前面选择指定的行数，生成VT11并返回给调用者。
    下一章节详细介绍TOP和确定性