語義分析

問題

• 為什么要有語義分析

SQL（Structured Query Language）的語義分析目的是確保查詢語句的語法正確，同時也驗證查詢的語義是否合法，以便數據庫系統能夠正確執行這些查詢。語義分析的主要目標包括：

1. 語法驗證： 首先，語義分析會驗證 SQL 查詢的語法是否正確。這包括檢查查詢中的關鍵字、標識符、操作符等是否按照 SQL 語法規則排列正確。
2. 數據表和列驗證： 語義分析會檢查查詢中引用的數據表和列是否存在于數據庫中。這是為了確保查詢操作的對象在數據庫中是有效的。
3. 數據類型匹配： 確保查詢中的各種操作符、函數和表達式的數據類型是兼容的。例如，不允許將字符串和數字相加，因此語義分析會檢查這些數據類型是否匹配。
4. 權限驗證： 確保查詢執行者有足夠的權限來執行所提交的查詢。這包括對數據表的讀取、寫入、刪除等權限的驗證。
5. 查詢合法性： 確保查詢的語義合法，不會導致歧義或不一致的結果。例如，不允許在同一查詢中使用聚合函數和非聚合列，因為這可能會導致不確定的結果。
6. 優化準備： 在語義分析階段，數據庫系統還可以根據查詢的語義信息為查詢生成執行計劃。這個執行計劃將決定查詢的最佳執行方式，以提高查詢性能。

總的來說，語義分析是確保 SQL 查詢在數據庫中正確執行的關鍵步驟。它有助于防止錯誤的查詢進入數據庫系統，同時也為執行查詢提供了必要的信息和準備工作。這有助于提高數據庫系統的穩定性、安全性和性能。

注意，我這里只是修改了列名，所以語法分析時不會報錯。如果將from修改為to，在語法分析階段就會報錯，因為語法文件并沒有對to進行定義。

• 語義分析的作用

遍歷SQL AST，將AST中表達的含義，拆解為多個Map結構以便后續生成執行計劃時，不再頻繁需要遍歷SQL AST。同時還去獲取了表和字段的元數據，生成了對應的ConnectorTableHandle, ColumnHandle等與數據源Connector相關的對象實例，也是為了之后拿來即用。在此過程中生成的所有對象，都維護在一個實例化的Analysis對象中，你可以把它理解為是一個Context對象。（如果還是不明白Analysis是什么意思，可以直接看看Analysis.java的源碼）

源碼閱讀

會根據sql類型選取執行的sqlQueryExecution，主要分為DataDefinitionExecutionFactory和SqlQueryExecutionFactory。其中DataDefinitionExecutionFactory不會進行語義分析。

語義分析在上圖的queryExecutionFactory.createQueryExecution()就會進行創建，接下來看下具體怎么分析的。

最終會調用如下方法，并返回analysis

//io.trino.sql.analyzer.Analyzer

public Analysis analyze(Statement statement, QueryType queryType)
    {
        //對statement進行重寫，只有5種rewrites，如果statement是這5種類型就會重寫
        //比如show tables就會被重寫     
        Statement rewrittenStatement = statementRewrite.rewrite(analyzerFactory, session, statement, parameters, parameterLookup, warningCollector, planOptimizersStatsCollector);
        Analysis analysis = new Analysis(rewrittenStatement, parameterLookup, queryType);
        StatementAnalyzer analyzer = statementAnalyzerFactory.createStatementAnalyzer(analysis, session, warningCollector, CorrelationSupport.ALLOWED);

        try (var ignored = scopedSpan(tracer, "analyze")) {
            //在這里對rewrittenStatement進行分析，就是遍歷SQL AST，將AST中表達的含義，拆解為多個
            //Map結構以便后續生成執行計劃時，不再頻繁需要遍歷SQL AST
            analyzer.analyze(rewrittenStatement);
        }

        try (var ignored = scopedSpan(tracer, "access-control")) {
            // check column access permissions for each table
            analysis.getTableColumnReferences().forEach((accessControlInfo, tableColumnReferences) ->
                    tableColumnReferences.forEach((tableName, columns) ->
                            accessControlInfo.getAccessControl().checkCanSelectFromColumns(
                                    accessControlInfo.getSecurityContext(session.getRequiredTransactionId(), session.getQueryId()),
                                    tableName,
                                    columns)));
        }

        return analysis;
    }

5種重寫的rewrites

analyzer.analyzer(rewrittenStatement)最終會對AST進行visit訪問

StatementAnalyzer中有個內部類Visitor，其繼承了io.trino.sql.tree.AstVisitor，重寫了其中的visit方法

在visit方法中對analysis（就是個map）進行賦值