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• 1. 概述

• 2. Lexer 词法解析器

• 3. Token 词法标记

• 3.2.1 Literals.IDENTIFIER 词法关键词

• 3.2.2 Literals.VARIABLE 变量

• 3.2.3 Literals.CHARS 字符串

• 3.2.4 Literals.HEX 十六进制

• 3.2.5 Literals.INT 整数

• 3.2.6 Literals.FLOAT 浮点数

• 3.1 DefaultKeyword 词法关键词

• 3.2 Literals 词法字面量标记

• 3.3 Symbol 词法符号标记

• 3.4 Assist 词法辅助标记

• 4. 彩蛋

1. 概述

SQL 解析引擎，数据库中间件必备的功能和流程。Sharding-JDBC 在 1.5.0.M1 正式发布时，将 SQL 解析引擎从 Druid 替换成了自研的。新引擎仅解析分片上下文，对于 SQL 采用"半理解"理念，进一步提升性能和兼容性，同时降低了代码复杂度（不理解没关系，我们后续会更新文章解释该优点）。 国内另一款数据库中间件 MyCAT SQL 解析引擎也是 Druid，目前也在开发属于自己的 SQL 解析引擎。

可能有同学看到SQL 解析会被吓到，请淡定，耐心往下看。《SQL 解析》内容我们会分成 5 篇相对简短的文章，让大家能够相对轻松愉快的去理解：

1. 词法解析

2. 插入 SQL 解析

3. 查询 SQL 解析

4. 更新 SQL 解析

5. 删除 SQL 解析

SQL 解析引擎在 parsing 包下，如上图所见包含两大组件：

1. Lexer：词法解析器。

2. Parser：SQL解析器。

两者都是解析器，区别在于 Lexer 只做词法的解析，不关注上下文，将字符串拆解成 N 个词法。而 Parser 在 Lexer 的基础上，还需要理解 SQL 。打个比方：

1. SQL ：SELECT * FROM t_user  

2. Lexer ：[SELECT] [ * ] [FROM] [t_user]  

3. Parser ：这是一条 [SELECT] 查询表为 [t_user] ，并且返回 [ * ] 所有字段的 SQL。

🙂不完全懂？没关系，本文的主角是 Lexer，我们通过源码一点一点理解。一共 1400 行左右代码左右，还包含注释等等，实际更少噢。

2. Lexer 词法解析器

Lexer 原理：顺序顺序顺序 解析 SQL，将字符串拆解成 N 个词法。

核心代码如下：

1. // Lexer.java

2. public class Lexer {

4.    /**

5.     * 输出字符串

6.     * 比如：SQL

7.     */

8.    @Getter

9.    private final String input;

10.    /**

11.     * 词法标记字典

12.     */

13.    private final Dictionary dictionary;

14.    /**

15.     * 解析到 SQL 的 offset

16.     */

17.    private int offset;

18.    /**

19.     * 当前 词法标记

20.     */

21.    @Getter

22.    private Token currentToken;

24.    /**

25.     * 分析下一个词法标记.

26.     *

27.     * @see #currentToken

28.     * @see #offset

29.     */

30.    public final void nextToken() {

31.        skipIgnoredToken();

32.        if (isVariableBegin()) { // 变量

33.            currentToken = new Tokenizer(input, dictionary, offset).scanVariable();

34.        } else if (isNCharBegin()) { // N\

35.            currentToken = new Tokenizer(input, dictionary, ++offset).scanChars();

36.        } else if (isIdentifierBegin()) { // Keyword + Literals.IDENTIFIER

37.            currentToken = new Tokenizer(input, dictionary, offset).scanIdentifier();

38.        } else if (isHexDecimalBegin()) { // 十六进制

39.            currentToken = new Tokenizer(input, dictionary, offset).scanHexDecimal();

40.        } else if (isNumberBegin()) { // 数字（整数+浮点数）

41.            currentToken = new Tokenizer(input, dictionary, offset).scanNumber();

42.        } else if (isSymbolBegin()) { // 符号

43.            currentToken = new Tokenizer(input, dictionary, offset).scanSymbol();

44.        } else if (isCharsBegin()) { // 字符串，例如："abc"

45.            currentToken = new Tokenizer(input, dictionary, offset).scanChars();

46.        } else if (isEnd()) { // 结束

47.            currentToken = new Token(Assist.END, "", offset);

48.        } else { // 分析错误，无符合条件的词法标记

49.            currentToken = new Token(Assist.ERROR, "", offset);

50.        }

51.        offset = currentToken.getEndPosition();

52.        // System.out.println("| " + currentToken.getLiterals() + " | " + currentToken.getType() + " | " + currentToken.getEndPosition() + " |");

53.    }

54.    /**

55.     * 跳过忽略的词法标记

56.     * 1. 空格

57.     * 2. SQL Hint

58.     * 3. SQL 注释

59.     */

60.    private void skipIgnoredToken() {

61.        // 空格

62.        offset = new Tokenizer(input, dictionary, offset).skipWhitespace();

63.        // SQL Hint

64.        while (isHintBegin()) {

65.            offset = new Tokenizer(input, dictionary, offset).skipHint();

66.            offset = new Tokenizer(input, dictionary, offset).skipWhitespace();

67.        }

68.        // SQL 注释

69.        while (isCommentBegin()) {

70.            offset = new Tokenizer(input, dictionary, offset).skipComment();

71.            offset = new Tokenizer(input, dictionary, offset).skipWhitespace();

72.        }

73.    }

74. }

通过 #nextToken() 方法，不断解析出 Token(词法标记)。我们来执行一次，看看 SQL 会被拆解成哪些 Token。

1. SQL ：SELECT i.* FROM t_order o JOIN t_order_item i ON o.order_id=i.order_id WHERE o.user_id=? AND o.order_id=?

眼尖的同学可能看到了 Tokenizer。对的，它是 Lexer 的好基佬，负责分词。

我们来总结下， Lexer#nextToken() 方法里，使用 #skipIgnoredToken() 方法跳过忽略的 Token，通过 #isXXXX() 方法判断好下一个 Token 的类型后，交给 Tokenizer 进行分词返回 Token。‼️此处可以考虑做个优化，不需要每次都 newTokenizer(...) 出来，一个 Lexer 搭配一个 Tokenizer。

由于不同数据库遵守 SQL 规范略有不同，所以不同的数据库对应不同的 Lexer。

子 Lexer 通过重写方法实现自己独有的 SQL 语法。

3. Token 词法标记

上文我们已经看过 Token 的例子，一共有 3 个属性：

• TokenType type ：词法标记类型

• String literals ：词法字面量标记

• int endPosition ： literals 在 SQL 里的结束位置

TokenType 词法标记类型，一共分成 4 个大类：

• DefaultKeyword ：词法关键词

• Literals ：词法字面量标记

• Symbol ：词法符号标记

• Assist ：词法辅助标记

3.1 DefaultKeyword 词法关键词

不同数据库有自己独有的词法关键词，例如 MySQL 熟知的分页 Limit。

我们以 MySQL 举个例子，当创建 MySQLLexer 时，会加载 DefaultKeyword 和 MySQLKeyword（ OracleLexer、PostgreSQLLexer、SQLServerLexer 同 MySQLLexer ）。核心代码如下：

1. // MySQLLexer.java

2. public final class MySQLLexer extends Lexer {

4.    /**

5.     * 字典

6.     */

7.    private static Dictionary dictionary = new Dictionary(MySQLKeyword.values());

9.    public MySQLLexer(final String input) {

10.        super(input, dictionary);

11.    }

12. }

14. // Dictionary.java

15. public final class Dictionary {

17.    /**

18.     * 词法关键词Map

19.     */

20.    private final Map<String, Keyword> tokens = new HashMap<>(1024);

22.    public Dictionary(final Keyword... dialectKeywords) {

23.        fill(dialectKeywords);

24.    }

26.    /**

27.     * 装上默认词法关键词 + 方言词法关键词

28.     * 不同的数据库有相同的默认词法关键词，有有不同的方言关键词

29.     *

30.     * @param dialectKeywords 方言词法关键词

31.     */

32.    private void fill(final Keyword... dialectKeywords) {

33.        for (DefaultKeyword each : DefaultKeyword.values()) {

34.            tokens.put(each.name(), each);

35.        }

36.        for (Keyword each : dialectKeywords) {

37.            tokens.put(each.toString(), each);

38.        }

39.    }

40. }

Keyword 与 Literals.IDENTIFIER 是一起解析的，我们放在 Literals.IDENTIFIER 处一起分析。

3.2 Literals 词法字面量标记

Literals 词法字面量标记，一共分成 6 种：

• IDENTIFIER ：词法关键词

• VARIABLE ：变量

• CHARS ：字符串

• HEX ：十六进制

• INT ：整数

• FLOAT ：浮点数

3.2.1 Literals.IDENTIFIER 词法关键词

词法关键词。例如：表名，查询字段 等等。

解析 Literals.IDENTIFIER 与 Keyword 核心代码如下：

1. // Lexer.java

2. private boolean isIdentifierBegin() {

3.   return isIdentifierBegin(getCurrentChar(0));

4. }

5. private boolean isIdentifierBegin(final char ch) {

6.   return CharType.isAlphabet(ch) || '`' == ch || '_' == ch || '$' == ch;

7. }

9. // Tokenizer.java

10. /**

11. * 扫描标识符.

12. *

13. * @return 标识符标记

14. */

15. public Token scanIdentifier() {

16.   // `字段`，例如：SELECT `id` FROM t_user 中的 `id`

17.   if ('`' == charAt(offset)) {

18.       int length = getLengthUntilTerminatedChar('`');

19.       return new Token(Literals.IDENTIFIER, input.substring(offset, offset + length), offset + length);

20.   }

21.   int length = 0;

22.   while (isIdentifierChar(charAt(offset + length))) {

23.       length++;

24.   }

25.   String literals = input.substring(offset, offset + length);

26.   // 处理 order / group 作为表名

27.   if (isAmbiguousIdentifier(literals)) {

28.       return new Token(processAmbiguousIdentifier(offset + length, literals), literals, offset + length);

29.   }

30.   // 从 词法关键词 查找是否是 Keyword，如果是，则返回 Keyword，否则返回 Literals.IDENTIFIER

31.   return new Token(dictionary.findTokenType(literals, Literals.IDENTIFIER), literals, offset + length);

32. }

33. /**

34. * 计算到结束字符的长度

35. *

36. * @see #hasEscapeChar(char, int) 处理类似 SELECT a AS `b``c` FROM table。此处连续的 "``" 不是结尾，如果传递的是 "`" 会产生误判，所以加了这个判断

37. * @param terminatedChar 结束字符

38. * @return 长度

39. */

40. private int getLengthUntilTerminatedChar(final char terminatedChar) {

41.   int length = 1;

42.   while (terminatedChar != charAt(offset + length) || hasEscapeChar(terminatedChar, offset + length)) {

43.       if (offset + length >= input.length()) {

44.           throw new UnterminatedCharException(terminatedChar);

45.       }

46.       if (hasEscapeChar(terminatedChar, offset + length)) {

47.           length++;

48.       }

49.       length++;

50.   }

51.   return length + 1;

52. }

53. /**

54. * 是否是 Escape 字符

55. *

56. * @param charIdentifier 字符

57. * @param offset 位置

58. * @return 是否

59. */

60. private boolean hasEscapeChar(final char charIdentifier, final int offset) {

61.   return charIdentifier == charAt(offset) && charIdentifier == charAt(offset + 1);

62. }

63. private boolean isIdentifierChar(final char ch) {

64.   return CharType.isAlphabet(ch) || CharType.isDigital(ch) || '_' == ch || '$' == ch || '#' == ch;

65. }

66. /**

67. * 是否是引起歧义的标识符

68. * 例如 "SELECT * FROM group"，此时 "group" 代表的是表名，而非词法关键词

69. *

70. * @param literals 标识符

71. * @return 是否

72. */

73. private boolean isAmbiguousIdentifier(final String literals) {

74.   return DefaultKeyword.ORDER.name().equalsIgnoreCase(literals) || DefaultKeyword.GROUP.name().equalsIgnoreCase(literals);

75. }

76. /**

77. * 获取引起歧义的标识符对应的词法标记类型

78. *

79. * @param offset 位置

80. * @param literals 标识符

81. * @return 词法标记类型

82. */

83. private TokenType processAmbiguousIdentifier(final int offset, final String literals) {

84.   int i = 0;

85.   while (CharType.isWhitespace(charAt(offset + i))) {

86.       i++;

87.   }

88.   if (DefaultKeyword.BY.name().equalsIgnoreCase(String.valueOf(new char[] {charAt(offset + i), charAt(offset + i + 1)}))) {

89.       return dictionary.findTokenType(literals);

90.   }

91.   return Literals.IDENTIFIER;

92. }

3.2.2 Literals.VARIABLE 变量

变量。例如： SELECT@@VERSION 。

解析核心代码如下：

1. // Lexer.java

2. /**

3. * 是否是 变量

4. * MySQL 与 SQL Server 支持

5. *

6. * @see Tokenizer#scanVariable()

7. * @return 是否

8. */

9. protected boolean isVariableBegin() {

10.   return false;

11. }

13. // Tokenizer.java

14. /**

15. * 扫描变量.

16. * 在 MySQL 里，@代表用户变量；@@代表系统变量。

17. * 在 SQLServer 里，有 @@。

18. *

19. * @return 变量标记

20. */

21. public Token scanVariable() {

22.   int length = 1;

23.   if ('@' == charAt(offset + 1)) {

24.       length++;

25.   }

26.   while (isVariableChar(charAt(offset + length))) {

27.       length++;

28.   }

29.   return new Token(Literals.VARIABLE, input.substring(offset, offset + length), offset + length);

30. }

3.2.3 Literals.CHARS 字符串

字符串。例如： SELECT"123" 。

解析核心代码如下：

1. // Lexer.java

2. /**

3. * 是否 N\

4. * 目前 SQLServer 独有：在 SQL Server 中處理 Unicode 字串常數時，必需為所有的 Unicode 字串加上前置詞 N

5. *

6. * @see Tokenizer#scanChars()

7. * @return 是否

8. */

9. private boolean isNCharBegin() {

10.   return isSupportNChars() && 'N' == getCurrentChar(0) && '\'' == getCurrentChar(1);

11. }

12. private boolean isCharsBegin() {

13.   return '\'' == getCurrentChar(0) || '\"' == getCurrentChar(0);

14. }

16. // Tokenizer.java

17. /**

18. * 扫描字符串.

19. *

20. * @return 字符串标记

21. */

22. public Token scanChars() {

23.   return scanChars(charAt(offset));

24. }

25. private Token scanChars(final char terminatedChar) {

26.   int length = getLengthUntilTerminatedChar(terminatedChar);

27.   return new Token(Literals.CHARS, input.substring(offset + 1, offset + length - 1), offset + length);

28. }

3.2.4 Literals.HEX 十六进制

1. // Lexer.java

2. /**

3. * 是否是 十六进制

4. *

5. * @see Tokenizer#scanHexDecimal()

6. * @return 是否

7. */

8. private boolean isHexDecimalBegin() {

9.   return '0' == getCurrentChar(0) && 'x' == getCurrentChar(1);

10. }

12. // Tokenizer.java

13. /**

14. * 扫描十六进制数.

15. *

16. * @return 十六进制数标记

17. */

18. public Token scanHexDecimal() {

19.   int length = HEX_BEGIN_SYMBOL_LENGTH;

20.   // 负数

21.   if ('-' == charAt(offset + length)) {

22.       length++;

23.   }

24.   while (isHex(charAt(offset + length))) {

25.       length++;

26.   }

27.   return new Token(Literals.HEX, input.substring(offset, offset + length), offset + length);

28. }

3.2.5 Literals.INT 整数

整数。例如： SELECT*FROM t_user WHERE id=1。

Literals.INT 与 Literals.FLOAT 是一起解析的，我们放在 Literals.FLOAT 处一起分析。

3.2.6 Literals.FLOAT 浮点数

浮点数。例如： SELECT*FROM t_user WHERE id=1.0。 浮点数包含几种："1.0"，"1.0F"，"7.823E5"（科学计数法）。

解析核心代码如下：

1. // Lexer.java

2. /**

3. * 是否是 数字

4. * '-' 需要特殊处理。".2" 被处理成省略0的小数，"-.2" 不能被处理成省略的小数，否则会出问题。

5. * 例如说，"SELECT a-.2" 处理的结果是 "SELECT" / "a" / "-" / ".2"

6. *

7. * @return 是否

8. */

9. private boolean isNumberBegin() {

10.   return CharType.isDigital(getCurrentChar(0)) // 数字

11.           || ('.' == getCurrentChar(0) && CharType.isDigital(getCurrentChar(1)) && !isIdentifierBegin(getCurrentChar(-1)) // 浮点数

12.           || ('-' == getCurrentChar(0) && ('.' == getCurrentChar(0) || CharType.isDigital(getCurrentChar(1))))); // 负数

13. }

15. // Tokenizer.java

16. /**

17. * 扫描数字.

18. * 解析数字的结果会有两种：整数 和 浮点数.

19. *

20. * @return 数字标记

21. */

22. public Token scanNumber() {

23.   int length = 0;

24.   // 负数

25.   if ('-' == charAt(offset + length)) {

26.       length++;

27.   }

28.   // 浮点数

29.   length += getDigitalLength(offset + length);

30.   boolean isFloat = false;

31.   if ('.' == charAt(offset + length)) {

32.       isFloat = true;

33.       length++;

34.       length += getDigitalLength(offset + length);

35.   }

36.   // 科学计数表示，例如：SELECT 7.823E5

37.   if (isScientificNotation(offset + length)) {

38.       isFloat = true;

39.       length++;

40.       if ('+' == charAt(offset + length) || '-' == charAt(offset + length)) {

41.           length++;

42.       }

43.       length += getDigitalLength(offset + length);

44.   }

45.   // 浮点数，例如：SELECT 1.333F

46.   if (isBinaryNumber(offset + length)) {

47.       isFloat = true;

48.       length++;

49.   }

50.   return new Token(isFloat ? Literals.FLOAT : Literals.INT, input.substring(offset, offset + length), offset + length);

51. }

这里要特别注意下："-"。在数字表达实例，可以判定为 负号 和 减号（不考虑科学计数法）。

• ".2" 解析结果是 ".2"

• "-.2" 解析结果不能是 "-.2"，而是 "-" 和 ".2"。

3.3 Symbol 词法符号标记

词法符号标记。例如："{", "}", ">=" 等等。

解析核心代码如下：

1. // Lexer.java

2. /**

3. * 是否是 符号

4. *

5. * @see Tokenizer#scanSymbol()

6. * @return 是否

7. */

8. private boolean isSymbolBegin() {

9.   return CharType.isSymbol(getCurrentChar(0));

10. }

12. // CharType.java

13. /**

14. * 判断是否为符号.

15. *

16. * @param ch 待判断的字符

17. * @return 是否为符号

18. */

19. public static boolean isSymbol(final char ch) {

20.   return '(' == ch || ')' == ch || '[' == ch || ']' == ch || '{' == ch || '}' == ch || '+' == ch || '-' == ch || '*' == ch || '/' == ch || '%' == ch || '^' == ch || '=' == ch

21.           || '>' == ch || '<' == ch || '~' == ch || '!' == ch || '?' == ch || '&' == ch || '|' == ch || '.' == ch || ':' == ch || '#' == ch || ',' == ch || ';' == ch;

22. }

24. // Tokenizer.java

25. /**

26. * 扫描符号.

27. *

28. * @return 符号标记

29. */

30. public Token scanSymbol() {

31.   int length = 0;

32.   while (CharType.isSymbol(charAt(offset + length))) {

33.       length++;

34.   }

35.   String literals = input.substring(offset, offset + length);

36.   // 倒序遍历，查询符合条件的 符号。例如 literals = ";;"，会是拆分成两个 ";"。如果基于正序，literals = "<="，会被解析成 "<" + "="。

37.   Symbol symbol;

38.   while (null == (symbol = Symbol.literalsOf(literals))) {

39.       literals = input.substring(offset, offset + --length);

40.   }

41.   return new Token(symbol, literals, offset + length);

42. }

3.4 Assist 词法辅助标记

Assist 词法辅助标记，一共分成 2 种：

• END ：分析结束

• ERROR ：分析错误。

4. 彩蛋

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