MySQL 中 SQL 语句关键字的执行顺序

请注意：逻辑顺序用于理解语义与可用性（例如某些表达式为何不能出现在 WHERE 中），实际执行由优化器决定，可能重排或重写以获得更高性能。

三种“顺序”概念

• 书写顺序（Syntactic Order）：你写在 SQL 里的顺序，如 SELECT ... FROM ... WHERE ... GROUP BY ... HAVING ... ORDER BY ... LIMIT ...。
• 逻辑处理顺序（Logical Order）：SQL 标准定义的结果生成步骤，决定了哪些列/别名在某处可见。
• 物理执行顺序（Physical Plan）：MySQL 优化器根据统计信息与索引生成的实际执行计划，可能与书写顺序不同。

典型 SELECT 的逻辑处理顺序（MySQL 8.0）

1. WITH（CTE）
2. FROM（表、子查询、视图、派生表）
3. JOIN 与 ON（针对每个连接）
4. WHERE（筛掉不满足条件的行）
5. GROUP BY（形成分组）
6. HAVING（基于聚合结果的分组过滤）
7. 窗口函数（OVER 子句；在 MySQL 8.0 中作为选择列表/ORDER BY 可用的表达式）
8. SELECT（计算选择列表表达式、列别名）
9. DISTINCT（去重）
10. UNION / UNION ALL（合并多 SELECT 的结果；最终 ORDER BY 通常作用于整体）
11. ORDER BY（排序）
12. LIMIT/OFFSET（截取行）

说明：

• 窗口函数不能用于 WHERE/GROUP BY/HAVING，通常在这些阶段之后、ORDER BY/LIMIT 之前（作为 SELECT 或 ORDER BY 中的表达式）求值。
• DISTINCT 在选择列表计算后再去重。
• ORDER BY 若在子查询中且结果未被外层使用排序，优化器可能移除（Order By elimination）。

各阶段要点

1) WITH（CTE）

• 在主查询之前生成临时结果集；MySQL 可能将简单 CTE 内联（merge），复杂或被多次引用的 CTE可能被物化。
• 递归 CTE：先执行锚成员，再迭代递归成员直至不产生新行。

2) FROM

• 确定参与查询的数据源：基本表、视图、子查询（派生表）。
• 子查询与视图在此阶段逻辑上“展开”。优化器可能选择物化或内联。

3) JOIN 与 ON

• 对每个连接应用其 ON 条件。
• 外连接注意：
  • ON 是连接条件；对于 LEFT/RIGHT OUTER JOIN，ON 过滤不丢弃保留侧（左/右）行。
  • WHERE 在连接之后再过滤，可能把外连接“变窄”甚至退化为内连接（若过滤了保留侧的 NULL 行）。

4) WHERE

• 行级过滤，不能使用聚合或窗口函数。
• 允许使用可计算的列与常量表达式；列别名在此不可见（因为别名在 SELECT 才生成）。

5) GROUP BY

• 基于分组键形成组；组内才能使用聚合函数（COUNT/SUM/AVG/...）。
• MySQL 中非完全依赖分组键的选择列需使用聚合或基于功能依赖（仅在特定 SQL 模式下可能放宽，建议遵循标准写法）。

6) HAVING

• 针对分组后的结果过滤，允许使用聚合。
• 不可使用窗口函数；列别名在此可见（因发生在 SELECT 之前的逻辑争议，MySQL 实现允许在 HAVING 引用选择列表别名，但更稳妥是直接写表达式或聚合）。

7) 窗口函数（OVER）

• 在 MySQL 8.0 中，窗口函数只能出现在 SELECT 或 ORDER BY 表达式中。
• 逻辑上在分组与 HAVING 之后求值；不能出现在 WHERE/GROUP BY/HAVING。
• 可基于 PARTITION BY 和 ORDER BY 定义窗口。

8) SELECT

• 计算选择列表表达式并生成列别名。
• 此时可使用聚合或窗口函数的结果。

9) DISTINCT

• 对选择列表的结果去重。

10) UNION / UNION ALL

• 每个子 SELECT 按上述顺序独立处理，然后：
  • UNION ALL：连接结果（不去重）。
  • UNION：连接并去重（相当于在合并后应用 DISTINCT）。
• MySQL 的 ORDER BY/LIMIT 若作用于整个 UNION，需写在 UNION 语句末尾；单个分支的 ORDER BY/LIMIT 仅对该分支有效。

11) ORDER BY

• 对最终结果排序；
• 可使用选择列表别名与窗口函数表达式。

12) LIMIT/OFFSET

• 在排序后截取指定区间的行；若无排序，优化器可能使用索引或其它方式快速提取。

常见语义差异与注意事项

• 别名可见性：
  • WHERE 阶段不可引用 SELECT 别名；
  • ORDER BY 阶段可以引用 SELECT 别名。
• 外连接过滤：
  • 将条件写在 ON 与写在 WHERE 的效果，在 OUTER JOIN 下可能不同。WHERE 可能过滤掉填充的 NULL，从而改变连接语义。
• 聚合与非聚合列：
  • SELECT 中出现非分组列时，必须使用聚合或符合功能依赖（建议总是明确聚合）。
• 窗口函数：
  • 不能用于 WHERE/GROUP BY/HAVING。
  • 常与聚合并列，但语义不同：窗口函数“不折叠行”（保留明细行），聚合“折叠为一行/每组一行”。

示例与解说

示例 1：典型查询

WITH active_customers AS (
  SELECT id, name
  FROM customers
  WHERE status = 'active'
)
SELECT
  c.id,
  c.name,
  SUM(o.amount) AS total_amount,
  ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY c.id ORDER BY o.created_at) AS rn
FROM active_customers AS c
JOIN orders AS o
  ON o.customer_id = c.id
WHERE o.created_at >= '2025-01-01'
GROUP BY c.id, c.name
HAVING SUM(o.amount) > 1000
ORDER BY total_amount DESC
LIMIT 10 OFFSET 0;

逻辑顺序讲解：

1. 计算 CTE active_customers；
2. FROM/JOIN 将 active_customers 与 orders 连接，ON 应用连接条件；
3. WHERE 过滤订单时间；
4. GROUP BY 按客户分组；
5. HAVING 基于聚合过滤分组；
6. 计算选择列，包括聚合与窗口函数 ROW_NUMBER()（不能用于 WHERE/HAVING）；
7. ORDER BY 使用别名 total_amount；
8. LIMIT 截取前 10 行。

示例 2：ON vs WHERE（外连接）

-- 将订单表左连到客户表，保留所有客户
SELECT c.id, o.id AS order_id
FROM customers c
LEFT JOIN orders o
  ON o.customer_id = c.id AND o.status = 'paid' -- 在 ON 里筛选订单
WHERE c.region = 'EU';                           -- WHERE 只过滤客户侧

• 若把 o.status = 'paid' 放到 WHERE，在 LEFT JOIN 下会过滤掉没有订单或未支付订单的客户（因为 o.* 为 NULL，不满足 WHERE），语义改变。

示例 3：窗口函数不能在 WHERE 中

-- 错误：窗口函数在 WHERE 中不允许
SELECT *
FROM t
WHERE ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY id) <= 10;

-- 正确：在选择后使用别名或将窗口函数放子查询/CTE
WITH ranked AS (
  SELECT
    t.*,
    ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY id) AS rn
  FROM t
)
SELECT *
FROM ranked
WHERE rn <= 10;

UNION 与 ORDER BY/LIMIT

SELECT id, name FROM a
UNION ALL
SELECT id, name FROM b
ORDER BY id
LIMIT 100;

• 两个分支各自完成逻辑处理后再合并；
• 末尾的 ORDER BY/LIMIT 作用于合并后的整体结果。

优化器可能进行的重写（不改变语义）

• 连接重排序（Join Reordering）与连接消除（Join Elimination）
• 谓词下推（Predicate Pushdown）：将 WHERE/HAVING 条件尽量下推到更早阶段或更靠近数据源
• 子查询去相关化（De-correlation）、半连接（Semi-Join）与物化/内联选择
• ORDER BY 消除：若排序对外层结果无影响，可能移除
• 使用索引访问路径、覆盖索引与回表优化

这些优化不改变逻辑语义，但会影响物理顺序与性能。

速查：你该把表达式放在哪里

• 过滤明细行：WHERE
• 过滤分组：HAVING
• 生成明细与聚合列：SELECT
• 定义分组：GROUP BY
• 定义连接条件：ON
• 排序与分页：ORDER BY + LIMIT/OFFSET
• 窗口统计（排名、累计、同组比较）：SELECT/ORDER BY 中的窗口函数

常见误区

• 在 WHERE 引用选择列表别名或窗口函数（不可行）
• 把分组过滤写在 WHERE（应写 HAVING）
• 在外连接中将保留侧的过滤条件写到 WHERE，改变了外连接语义
• 认为书写顺序等于执行顺序；优化器可以重排但不改变结果语义

参考

• MySQL 8.0 Manual：Queries, SELECT Syntax, Window Functions, WITH (CTE)
• SQL 标准与通用“Logical Query Processing”顺序
• 《High Performance MySQL》关于优化器与执行计划的章节