04. Hive源碼 — HQL解析(抽象語(yǔ)法樹的生成和語(yǔ)義分析)

HQL的解析過程主要在Driver中的compile方法,這一些主要看這個(gè)方法中的代碼。

1. compile中的主要內(nèi)容

public int compile(String command, boolean resetTaskIds, boolean deferClose) {
  ..........
  // 對(duì)sql語(yǔ)句進(jìn)行處理(敏感信息、變量替換等)
  String queryStr = command;
  queryStr = HookUtils.redactLogString(conf, command); // 處理敏感信息(這里應(yīng)該是可以自定義擴(kuò)展的)

  ............
  // Step1. 獲取抽象語(yǔ)法樹 
  ASTNode tree = ParseUtils.parse(command, ctx);

  .............
  // Step2. 進(jìn)行語(yǔ)義分析
  BaseSemanticAnalyzer sem = SemanticAnalyzerFactory.get(queryState, tree);
  sem.analyze(tree, ctx);
  sem.validate();

  // Step3. 生成執(zhí)行計(jì)劃
  schema = getSchema(sem, conf);
  plan = new QueryPlan(queryStr, sem, perfLogger.getStartTime(PerfLogger.DRIVER_RUN), queryId, queryState.getHiveOperation(), schema);
  ............. 
  return 0;
}

compile中主要有三大部分內(nèi)容:

  • 根據(jù)SQL生成抽象語(yǔ)法樹
  • 進(jìn)行語(yǔ)義分析
  • 執(zhí)行計(jì)劃的生成

2. 獲取抽象語(yǔ)法樹

主要是通過ParseUtils中的parse方法來生成語(yǔ)法樹,最后轉(zhuǎn)向ParseDriver中的parse方法,代碼如下:

public ASTNode parse(String command, Context ctx, String viewFullyQualifiedName) {
  .............
  // 創(chuàng)建詞法規(guī)則
  HiveLexerX lexer = new HiveLexerX(new ANTLRNoCaseStringStream(command));
  TokenRewriteStream tokens = new TokenRewriteStream(lexer);
  // 創(chuàng)建語(yǔ)法分析器
  HiveParser parser = new HiveParser(tokens);
  r = parser.statement();
  ASTNode tree = (ASTNode) r.getTree();
  .............
  return tree;
}

Hive主要是通過用ANTLR語(yǔ)法定義的詞法和文法文件來進(jìn)行解析,最后生成抽象語(yǔ)法樹。

3. 進(jìn)行語(yǔ)義分析

語(yǔ)義分析主要通過 BaseSemanticAnalyzer 實(shí)現(xiàn)類中的 analyze 方法進(jìn)行。
不同的sql語(yǔ)句會(huì)用不同的 BaseSemanticAnalyzer實(shí)現(xiàn)類來進(jìn)行分析,主要有以下語(yǔ)義分析器:

3.1 語(yǔ)義分析器
語(yǔ)法 語(yǔ)義分析器
explain ....... ExplainSemanticAnalyzer
rewirte ..... ?? ExplainSQRewriteSemanticAnalyzer
load ... LoadSemanticAnalyzer
export ... ExportSemanticAnalyzer
import ... ImportSemanticAnalyzer
repl dump ... / repl load ... / repl status ... ?? ReplicationSemanticAnalyzer
alter table .../ alter view ... DDLSemanticAnalyzer
create database .../ drop database .../ use databaseName / drop table .../ drop view .../ drop materialized view .../ desc database .../ desc table .../ desc function .../ msck ...??/ rebuild ...??/show databases... / show tables.../ show columns.../ show create .... / show functions .../ show partitions .../ show ....../ abort transcations .../ lock .../ grant ... / revoke ... / set role ... DDLSemanticAnalyzer
create function ... / drop function ... / reload function ... FunctionSemanticAnalyzer
analyze ... ColumnStatsSemanticAnalyzer
create macro.../ drop macro... (宏) MacroSemanticAnalyzer
update table.../ delete from ... / merge ... UpdateDeleteSemanticAnalyzer
其他語(yǔ)句 如果參數(shù) hive.cbo.enable 被置為 true(默認(rèn)情況下是true),則創(chuàng)建 CalcitePlanner對(duì)象,否則創(chuàng)建SemanticAnalyzer對(duì)象。CalcitePlanner繼承了SemanticAnalyzer

從上面對(duì)應(yīng)關(guān)系看來,我們常寫的查詢語(yǔ)句主要是通過 SemanticAnalyzer 中的 analyze 方法解析的。

3.2 SemanticAnalyzer語(yǔ)義分析器中的analyze方法

主要看其中的analyze方法,anlyze最終轉(zhuǎn)向的是各個(gè)語(yǔ)義分析器中的 analyzeInternal 方法,SemanticAnalyzer中的analyzeInternal 代碼如下:

// PlannerContext 是SemanticAnalyzer中的一個(gè)靜態(tài)類,
// 如果參數(shù)hive.cbo.enable為false,這里 plannerCtx 是新建的 PlannerContext 的對(duì)象
// 如果參數(shù)hive.cbo.enable為true,這里 plannerCtx 是 PreCboCtx 對(duì)象,PreCboCtx繼承了PlannerContext 
void analyzeInternal(ASTNode ast, PlannerContext plannerCtx) throws SemanticException {
  ...........
  // step1. 從抽象語(yǔ)法樹生成 resolved parse tree
  genResolvedParseTree(ast, plannerCtx)
  
  ...........
  // step2. 從 resolved parse tree 生成 op tree
  Operator sinkOp = genOPTree(ast, plannerCtx);
  ...........

  // step3. 推斷結(jié)果集表結(jié)構(gòu)
  resultSchema = convertRowSchemaToViewSchema(opParseCtx.get(sinkOp).getRowResolver());
  或者
  resultSchema = convertRowSchemaToResultSetSchema(opParseCtx.get(sinkOp).getRowResolver(), HiveConf.getBoolVar(conf, HiveConf.ConfVars.HIVE_RESULTSET_USE_UNIQUE_COLUMN_NAMES));
  ............

  // step4. 為優(yōu)化器和物理編譯器生成上下文
  ParseContext pCtx = new ParseContext(queryState, opToPartPruner, opToPartList, topOps,
      new HashSet<JoinOperator>(joinContext.keySet()),
      new HashSet<SMBMapJoinOperator>(smbMapJoinContext.keySet()),
      loadTableWork, loadFileWork, columnStatsAutoGatherContexts, ctx, idToTableNameMap, destTableId, uCtx,
      listMapJoinOpsNoReducer, prunedPartitions, tabNameToTabObject, opToSamplePruner,
      globalLimitCtx, nameToSplitSample, inputs, rootTasks, opToPartToSkewedPruner,
      viewAliasToInput, reduceSinkOperatorsAddedByEnforceBucketingSorting,
      analyzeRewrite, tableDesc, createVwDesc, queryProperties, viewProjectToTableSchema, acidFileSinks);
   
  ...........

  // step5. 執(zhí)行邏輯優(yōu)化
  Optimizer optm = new Optimizer();
  optm.setPctx(pCtx);
  optm.initialize(conf);
  pCtx = optm.optimize();
  FetchTask origFetchTask = pCtx.getFetchTask();
  
  .............

  // step6.優(yōu)化物理執(zhí)行樹 & 翻譯成目標(biāo)執(zhí)行引擎
  TaskCompiler compiler = TaskCompilerFactory.getCompiler(conf, pCtx);
  compiler.init(queryState, console, db);
  compiler.compile(pCtx, rootTasks, inputs, outputs);
  fetchTask = pCtx.getFetchTask();
  ...............
  return;
}

從以上代碼中可以看出語(yǔ)義分析中主要包括以下幾部分:

  • 從抽象語(yǔ)法樹生成 resolved parse tree
  • 從 resolved parse tree 生成 op tree
  • 推斷結(jié)果集表結(jié)構(gòu)
  • 為優(yōu)化器和物理編譯器生成上下文
  • 執(zhí)行邏輯優(yōu)化
  • 優(yōu)化物理執(zhí)行樹 & 翻譯成目標(biāo)執(zhí)行引擎

4. 小結(jié)

這一節(jié)主要看了一下HQL解析中抽象語(yǔ)法樹的生成和語(yǔ)義分析器中的analyze方法都做了什么,后面開始分析從抽象語(yǔ)法樹 到 執(zhí)行計(jì)劃的過程中都做了什么。

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