揭秘 Antlr4 语法解析器，一文读懂 SQL 解析背后的秘密

2023-11-20 10:14:30

使用 Antlr4 探索语法解析的奇妙世界

简介

在处理各种文本格式时，语法解析器成为不可或缺的工具。Antlr4 作为语法解析器生成器中的佼佼者，以其强大的功能和广泛的应用而备受推崇。本文将深入探讨 Antlr4 语法解析器的运作原理，并通过一个实际示例演示如何使用它解析 SQL 语句。

Antlr4 语法解析器的工作原理

Antlr4 采用了递归下降解析算法，它将输入文本逐一分析，并与语法规则相匹配。当一个词素（最小的有意义语言单位）与一个语法规则相匹配时，就会生成一个解析树节点，最终形成一棵解析树。这棵解析树以清晰的结构展示了文本的语法构成。

词法分析

Antlr4 的第一个步骤是词法分析，将输入文本分解成词素，如、标识符和常量。

语法分析

随后，语法分析器登场，将词素与语法规则相匹配，形成解析树。解析树中的节点可以是终结符（代表词素）或非终结符（代表语法规则）。

语义分析

语义分析器负责检查解析树是否符合语言语义，并生成抽象语法树，清晰展示文本的语义结构。

代码生成

最后，代码生成器将抽象语法树转换成目标语言代码（如 Java 或 Python），为应用程序提供底层支持。

使用 Antlr4 解析 SQL 语句

为了解析 SQL 语句，我们首先需要定义一个 SQL 语法的文法文件，其中包含一系列语法规则。有了文法文件，Antlr4 就可以生成语法解析器，用于解析 SQL 语句，并生成解析树，揭示 SQL 语句的语法结构。

代码示例：

// SQL 文法文件（SQL.g4）

grammar SQL;

selectStatement: SELECT (allColumns | singleColumn) FROM tableName WHERE condition
                                                            ^    ^           ^      ^
    ;
allColumns: '*';
singleColumn: columnName;
tableName: word;
condition: columnName comparisonOperator literal;

// Java 代码使用 Antlr4 解析器（SQLParser.java）

import org.antlr.v4.runtime.*;
import org.antlr.v4.runtime.tree.*;

public class SQLParser {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String sql = "SELECT * FROM tableName WHERE id = 1";
        ANTLRInputStream input = new ANTLRInputStream(sql);
        SQLLexer lexer = new SQLLexer(input);
        CommonTokenStream tokens = new CommonTokenStream(lexer);
        SQLParser parser = new SQLParser(tokens);
        ParseTree tree = parser.selectStatement();
        System.out.println(tree.toStringTree(parser));
    }
}