说说SQL逻辑查询到底是怎么一步步执行的那些阶段和细节

SQL查询在我们看来是一条简单的命令,但数据库内部会将其拆解成一系列逻辑阶段来执行，理解这些阶段，就像看厨师做菜，我们点菜（写SQL），厨师（数据库）需要经过备菜、切菜、炒菜、摆盘等一系列步骤才能上菜，这个过程不完全是物理上的执行顺序，而更像是一个逻辑上的处理流程，一个经典的描述来源于数据库理论中的逻辑查询处理顺序，在许多数据库专家的著作中都有详细阐述，例如在Itzik Ben-Gan等人的《Microsoft SQL Server 2005技术内幕：T-SQL查询》一书中就有清晰的剖析。

这个过程主要包含以下阶段：

FROM阶段：确定数据来源 这是逻辑上的第一步，数据库首先弄清楚你要从哪些表里取数据，如果查询中涉及多张表（通过JOIN连接），那么数据库会在这一阶段开始处理这些表之间的关系，最初，这是一个笛卡尔积的过程，也就是将左表的每一行与右表的每一行进行配对，生成一个临时的、包含所有可能组合的结果集，这个结果通常会非常庞大。

ON阶段：应用连接条件 紧接着FROM阶段，ON子句的筛选器会开始工作，它的任务就是从上一个阶段产生的巨大笛卡尔积中，筛选出那些符合连接条件的行，比如你写FROM A INNER JOIN B ON A.id = B.id，数据库就是在这一步把A表和B表中id相等的行找出来配对，而将不匹配的所有行丢弃，对于外连接（LEFT/RIGHT JOIN），规则会稍有不同，它会保留主表（LEFT JOIN的左表或RIGHT JOIN的右表）的所有行，即使从表中没有匹配的行。

WHERE阶段：过滤行 在完成了表的连接之后，WHERE子句开始发挥作用，它会对经过连接后产生的中间结果集进行过滤，剔除那些不满足WHERE条件的行，这里有一个重要的细节：WHERE条件是在连接之后应用的，所以它不能用于连接过程本身，因为WHERE是在连接后过滤，如果查询中没有JOIN，那么FROM产生的表就直接进入WHERE阶段进行过滤。

GROUP BY阶段：分组 如果查询中包含GROUP BY子句，数据库会在这个阶段将数据分成不同的组，它会根据GROUP BY后面指定的一个或多个列，将具有相同值的行归到同一组，之后，所有的计算（比如后面的聚合函数）都将以组为单位进行，而不是针对单行数据，经过GROUP BY后，结果集中的每一行都代表一个组。

HAVING阶段：对组进行过滤 HAVING子句和WHERE子句很像，都是用于过滤，但关键区别在于，HAVING是在分组（GROUP BY）之后才生效的，HAVING的过滤条件是针对组的，而不是针对单行的，你只能在HAVING子句中使用聚合函数（如COUNT(), SUM(), AVG()）来对组设置条件，比如HAVING COUNT(*) > 10，意思是只保留那些行数超过10的组。

SELECT阶段：选择输出列 直到这一步，数据库才真正开始处理SELECT列表中的表达式，这包括：

• 选择需要输出的列。
• 计算表达式,比如price * quantity as total_amount。
• 执行聚合函数,比如SUM(salary)（注意，虽然聚合函数在SELECT里写明，但它的计算逻辑上与GROUP BY是一体的，SELECT阶段更多是呈现结果）。
• 为列指定别名（如AS alias_name）。 一个需要特别注意的点是，在这个阶段，很多数据库（遵循SQL标准）不允许在SELECT的表达式里使用列的别名来定义另一个表达式或用于WHERE子句，因为逻辑上WHERE在SELECT之前执行，但有些数据库的扩展功能可能允许。

ORDER BY阶段：排序 ORDER BY是逻辑上最后一步操作（如果不考虑后面的阶段），它负责对最终的结果集进行排序，因为排序是在几乎所有处理都完成之后进行的，所以ORDER BY子句是可以使用SELECT子句中定义的列别名的，这是因为逻辑上，SELECT阶段在ORDER BY阶段之前已经完成。

LIMIT / OFFSET阶段：限制返回行数 对于像MySQL中的LIMIT或Oracle中的ROWNUM等语法，这个阶段是逻辑上的最后一步，它在排序之后，从排序好的结果中截取指定的行数（比如前10行）返回给用户。

这个逻辑顺序帮助我们理解一个查询的真正意图,为什么WHERE子句里不能使用聚合函数？因为WHERE在GROUP BY之前执行，那时还没有分组，自然无法进行分组计算，为什么ORDER BY可以使用SELECT的别名？因为ORDER BY在SELECT之后执行，虽然数据库的查询优化器为了性能可能会打乱实际的物理执行顺序（比如先WHERE过滤再JOIN，以减少数据量），但最终返回的结果必须与按照这个逻辑顺序执行的结果完全一致。