atitit java解析sql语言解析器

教你实现一个简单的 SQL 解析器——“atitit Java SQL 解析器”

文章目标

本文将一步步指导你如何用 Java 构建一个简单的 SQL 解析器。通过清晰的步骤和代码示例，你将能更好地理解 SQL 解析的基本过程。

流程概述

我们将按照以下步骤来实现“atitit Java SQL 解析器”：

下面我们逐步深入每一个步骤。

1. 设计解析器的结构

在开始之前，先设计我们的解析器结构。我们将定义几个基本的类：

• Lexer: 负责将 SQL 字符串分割成单词（tokens）。
• Parser: 负责解析这些单词，生成抽象语法树（AST）。
• SQLStatement: 代表一个 SQL 语句的对象。

2. 定义 SQL 语法

我们将限制我们的 SQL 语法，只支持 SELECT 语句的基本形式：SELECT <columns> FROM <table>;

例如：

SELECT name, age FROM users;

3. 创建词法分析器（Lexer）

词法分析器负责将输入的 SQL 语句进行分词。下面是 Lexer 的简单实现：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 创建 Token 类
class Token {
    public String type;
    public String value;

    public Token(String type, String value) {
        this.type = type;
        this.value = value;
    }
}

// 创建 Lexer 类
class Lexer {
    private String input;
    private int position;
    private char currentChar;

    public Lexer(String input) {
        this.input = input;
        this.position = 0;
        this.currentChar = input.charAt(position);
    }

    public List<Token> tokenize() {
        List<Token> tokens = new ArrayList<>();

        while (position < input.length()) {
            if (Character.isWhitespace(currentChar)) {
                advance();
            } 
            else if (Character.isLetter(currentChar)) {
                tokens.add(new Token(IDENTIFIER, getIdentifier()));
            } 
            else if (currentChar == ',') {
                tokens.add(new Token(COMMA, String.valueOf(currentChar)));
                advance();
            } 
            else if (currentChar == ';') {
                tokens.add(new Token(SEMICOLON, String.valueOf(currentChar)));
                advance();
            } 
            else if (input.startsWith(SELECT, position)) {
                tokens.add(new Token(SELECT, SELECT));
                advance(SELECT.length());
            } 
            else if (input.startsWith(FROM, position)) {
                tokens.add(new Token(FROM, FROM));
                advance(FROM.length());
            } 
            else {
                System.err.println(Unexpected character:  + currentChar);
                advance();
            }
        }

        return tokens;
    }

    private String getIdentifier() {
        StringBuilder identifier = new StringBuilder();
        while (position < input.length() && Character.isLetter(currentChar)) {
            identifier.append(currentChar);
            advance();
        }
        return identifier.toString();
    }

    private void advance(int steps) {
        position += steps;
        if (position >= input.length()) {
            currentChar = '\0'; // 终止符
        } else {
            currentChar = input.charAt(position);
        }
    }

    private void advance() {
        advance(1);
    }
}

代码解释：

• Token 类用于表示词法单元。
• Lexer 类负责分析输入 SQL 语句并生成对应的 Token 列表。

4. 创建语法分析器（Parser）

语法分析器负责根据词法分析器提供的 Token 列表构建一个抽象语法树。

import java.util.List;

class SQLStatement {
    public List<String> columns;
    public String fromTable;

    public SQLStatement(List<String> columns, String fromTable) {
        this.columns = columns;
        this.fromTable = fromTable;
    }
}

class Parser {
    private List<Token> tokens;
    private int position;

    public Parser(List<Token> tokens) {
        this.tokens = tokens;
        this.position = 0;
    }

    public SQLStatement parse() {
        Token token = tokens.get(position);
        
        if (!token.type.equals(SELECT)) {
            throw new RuntimeException(Expected SELECT);
        }
        position++;

        List<String> columns = new ArrayList<>();
        while (tokens.get(position).type.equals(IDENTIFIER)) {
            columns.add(tokens.get(position).value);
            position++;
            if (tokens.get(position).type.equals(COMMA)) {
                position++;
            }
        }
        
        if (!tokens.get(position).type.equals(FROM)) {
            throw new RuntimeException(Expected FROM);
        }
        position++;

        if (!tokens.get(position).type.equals(IDENTIFIER)) {
            throw new RuntimeException(Expected table name);
        }
        String fromTable = tokens.get(position).value;

        return new SQLStatement(columns, fromTable);
    }
}

代码解释：

• SQLStatement 用于表示 SQL 语句的结构。
• Parser 类将 Token 列表转化为 SQLStatement 对象。

5. 运行解析器并测试

最后我们需要一个主类来运行我们的解析器并测试其功能。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String sql = SELECT name, age FROM users;;
        Lexer lexer = new Lexer(sql);
        List<Token> tokens = lexer.tokenize();

        Parser parser = new Parser(tokens);
        SQLStatement statement = parser.parse();

        System.out.println(Columns:  + statement.columns);
        System.out.println(Table:  + statement.fromTable);
    }
}

代码解释：

• 将输入 SQL 字符串传入 Lexer 和 Parser，最终输出解析结果。

旅行图（Traveling Diagram）

journey
    title SQL 解析器旅程
    section 解析器构建
      设计结构 : 5: Developer
      定义语法 : 3: Developer
      创建 Lexer : 5: Developer
      创建 Parser : 5: Developer
      运行测试 : 4: Developer

序列图（Sequence Diagram）

sequenceDiagram
    participant User
    participant Lexer
    participant Parser
    participant SQLStatement

    User->>Lexer: 提供 SQL 语句
    Lexer->>Lexer: 分析 SQL 生成 Token
    User->>Parser: 提供 Token 列表
    Parser->>Parser: 解析 Token 生成 SQLStatement
    Parser-->>User: 返回 SQLStatement 对象

结尾

通过本篇文章，你初步了解了如何用 Java 实现一个简单的 SQL 解析器"atitit Java SQL 解析器"。希望这种结构化的方法能帮助你更好地理解解析器的基本概念。接下来，你可以在这基础上继续拓展，添加对更多 SQL 语法的支持，比如 WHERE 子句、INSERT 等等。解决复杂问题的能力在不断的实践中得以培养，祝你在开发之路越走越远！