语义分析

问题

• 为什么要有语义分析

SQL（Structured Query Language）的语义分析目的是确保查询语句的语法正确，同时也验证查询的语义是否合法，以便数据库系统能够正确执行这些查询。语义分析的主要目标包括：

1. 语法验证： 首先，语义分析会验证 SQL 查询的语法是否正确。这包括检查查询中的关键字、标识符、操作符等是否按照 SQL 语法规则排列正确。
2. 数据表和列验证： 语义分析会检查查询中引用的数据表和列是否存在于数据库中。这是为了确保查询操作的对象在数据库中是有效的。
3. 数据类型匹配： 确保查询中的各种操作符、函数和表达式的数据类型是兼容的。例如，不允许将字符串和数字相加，因此语义分析会检查这些数据类型是否匹配。
4. 权限验证： 确保查询执行者有足够的权限来执行所提交的查询。这包括对数据表的读取、写入、删除等权限的验证。
5. 查询合法性： 确保查询的语义合法，不会导致歧义或不一致的结果。例如，不允许在同一查询中使用聚合函数和非聚合列，因为这可能会导致不确定的结果。
6. 优化准备： 在语义分析阶段，数据库系统还可以根据查询的语义信息为查询生成执行计划。这个执行计划将决定查询的最佳执行方式，以提高查询性能。

总的来说，语义分析是确保 SQL 查询在数据库中正确执行的关键步骤。它有助于防止错误的查询进入数据库系统，同时也为执行查询提供了必要的信息和准备工作。这有助于提高数据库系统的稳定性、安全性和性能。

注意，我这里只是修改了列名，所以语法分析时不会报错。如果将from修改为to，在语法分析阶段就会报错，因为语法文件并没有对to进行定义。

• 语义分析的作用

遍历SQL AST，将AST中表达的含义，拆解为多个Map结构以便后续生成执行计划时，不再频繁需要遍历SQL AST。同时还去获取了表和字段的元数据，生成了对应的ConnectorTableHandle, ColumnHandle等与数据源Connector相关的对象实例，也是为了之后拿来即用。在此过程中生成的所有对象，都维护在一个实例化的Analysis对象中，你可以把它理解为是一个Context对象。（如果还是不明白Analysis是什么意思，可以直接看看Analysis.java的源码）

源码阅读

会根据sql类型选取执行的sqlQueryExecution，主要分为DataDefinitionExecutionFactory和SqlQueryExecutionFactory。其中DataDefinitionExecutionFactory不会进行语义分析。

语义分析在上图的queryExecutionFactory.createQueryExecution()就会进行创建，接下来看下具体怎么分析的。

最终会调用如下方法，并返回analysis

//io.trino.sql.analyzer.Analyzer

public Analysis analyze(Statement statement, QueryType queryType)
    {
        //对statement进行重写，只有5种rewrites，如果statement是这5种类型就会重写
        //比如show tables就会被重写     
        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")) {
            //在这里对rewrittenStatement进行分析，就是遍历SQL AST，将AST中表达的含义，拆解为多个
            //Map结构以便后续生成执行计划时，不再频繁需要遍历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种重写的rewrites

analyzer.analyzer(rewrittenStatement)最终会对AST进行visit访问

StatementAnalyzer中有个内部类Visitor，其继承了io.trino.sql.tree.AstVisitor，重写了其中的visit方法

在visit方法中对analysis（就是个map）进行赋值