【PostgreSQL内核学习（二十二）—— 执行器（ExecutePlan）】

声明：本文的部分内容参考了他人的文章。在编写过程中，我们尊重他人的知识产权和学术成果，力求遵循合理使用原则，并在适用的情况下注明引用来源。
本文主要参考了 postgresql-10.1 的开源代码和《OpenGauss数据库源码解析》和《PostgresSQL数据库内核分析》一书

概述

  在文章【OpenGauss源码学习 —— 执行器（execMain）】中，我们深入探究了执行器在数据库中的核心功能和逻辑。这篇文章详细介绍了执行器的主要组成部分，如查询执行的初始化与结束、主执行循环、以及行处理逻辑等。通过这篇文章，读者可以了解到执行器是如何在数据库系统中处理用户的查询请求，包括如何遍历执行树、执行计划节点，以及如何对数据进行操作和传递。
  另一方面，文章【PostgreSQL内核学习（二十一）—— 执行器（InitPlan）】则专注于介绍了 InitPlan 函数在 PostgreSQL 数据库中的作用。这篇文章详细阐述了 InitPlan 如何初始化查询计划，设置执行状态，以及如何准备查询执行所需的各种资源和环境。读者可以通过这篇文章深入理解 InitPlan 在查询执行过程中的重要性，以及它是如何为高效执行查询提供支持的。
  本文将深入了解 ExecutePlan 的原理和实现细节，从而更好地理解数据库查询的执行机制。具体学习的模块如下图红色框体所示：

ExecutePlan 函数

  ExecutePlan 函数是数据库查询执行过程中的核心部分，负责按照给定的方向处理查询计划，并从中检索指定数量的元组。函数首先初始化一些本地变量，包括当前处理的元组数量和执行方向。它还处理查询计划的并行执行模式，根据执行条件启用或禁用并行模式。
  函数的主体是一个无限循环，它反复执行查询计划的节点，直到满足某个退出条件。在每次循环中，它首先重置表达式上下文，然后执行计划节点来获取一个元组。如果获取的元组为空，表示没有更多数据要处理，因此它将结束循环。此外，如果存在垃圾过滤器，函数将对元组进行处理以移除不需要的数据。
  如果设置为发送元组，函数将尝试将元组发送到指定的目的地。如果发送失败（可能因为目的地已关闭），循环也会结束。对于 SELECT 操作，函数还会统计处理的元组数量。如果达到了指定的元组数量（numberTuples），或者如果没有指定数量（numberTuples 为 0），表示处理全部元组，循环也将结束。
  总之，ExecutePlan 函数的主要作用是根据查询计划执行数据库查询，处理和发送检索到的数据，同时在满足特定条件时结束处理。这个函数是数据库查询执行过程中的关键环节，确保了查询按照预定的方式进行，且能够有效地处理和返回所需数据。函数源码如下所示：（路径：src\backend\executor\execMain.c）

/* ----------------------------------------------------------------
 *		ExecutePlan
 *
 *		根据指定的方向处理查询计划，直到检索到 'numberTuples' 个元组。
 *
 *		如果 numberTuples 为 0，则运行到完成。
 *
 * 注意：ctid 属性是一个“垃圾”属性，在用户看到之前会被移除。
 * ----------------------------------------------------------------
 */
static void
ExecutePlan(EState *estate,
			PlanState *planstate,
			bool use_parallel_mode,
			CmdType operation,
			bool sendTuples,
			uint64 numberTuples,
			ScanDirection direction,
			DestReceiver *dest,
			bool execute_once)
{
	TupleTableSlot *slot; // 声明一个元组槽，用于存储当前处理的元组
	uint64 current_tuple_count; // 当前已处理元组的计数

	/* 初始化局部变量 */
	current_tuple_count = 0;
	
	/* 设置执行方向 */
	estate->es_direction = direction;
	
	/* 
	 * 如果计划可能会被多次执行，必须禁用并行模式，因为我们
	 * 可能会提前退出。另外，在写入关系（如更新表格）时也禁用并行模式，
	 * 因为在并行模式下不允许数据库更改。
	 */
	if (!execute_once || dest->mydest == DestIntoRel)
	use_parallel_mode = false;

	estate->es_use_parallel_mode = use_parallel_mode; // 设置是否使用并行模式
	if (use_parallel_mode)
	    EnterParallelMode(); // 如果使用并行模式，则进入并行模式

	/* 循环执行计划，直到处理了指定数量的元组 */
	for (;;)
	{
	    /* 重置每个输出元组的表达式上下文 */
	    ResetPerTupleExprContext(estate);
	
	    /* 执行计划并获取一个元组 */
	    slot = ExecProcNode(planstate);
	
	    /* 如果元组为空，假定没有更多内容要处理，结束循环 */
	    if (TupIsNull(slot))
	    {
	        /* 允许节点释放或关闭资源 */
	        (void) ExecShutdownNode(planstate);
	        break;
	    }
	
	    /* 如果有垃圾过滤器，那么生成一个新元组，并移除垃圾 */
	    if (estate->es_junkFilter != NULL)
	        slot = ExecFilterJunk(estate->es_junkFilter, slot);
	
	    /* 如果需要将元组发送到某处，则进行发送 */
	    if (sendTuples)
	    {
	        /* 如果无法发送元组，假定目的地已关闭，无法发送更多元组，结束循环 */
	        if (!((*dest->receiveSlot) (slot, dest)))
	            break;
	    }
	
	    /* 如果是 SELECT 操作，计算处理的元组数。（对于其他操作类型，ModifyTable 计划节点必须计算相应的事件。）*/
	    if (operation == CMD_SELECT)
	        (estate->es_processed)++;
	
	    /* 检查处理的元组数量。如果达到了指定数量，则退出；如果 numberTuples 为零，则表示没有限制 */
	    current_tuple_count++;
	    if (numberTuples && numberTuples == current_tuple_count)
	    {
	        /* 允许节点释放或关闭资源 */
	        (void) ExecShutdownNode(planstate);
	        break;
	    }
	}
	
	/* 如果使用了并行模式，退出并行模式 */
	if (use_parallel_mode)
	    ExitParallelMode();
}

ExecProcNode 函数

  ExecProcNode 函数是数据库查询执行过程中的一个关键部分，用于执行给定的计划节点（PlanState）并返回一个元组（TupleTableSlot）。
  ExecProcNode 函数的作用是执行查询计划树中的一个特定节点，并从这个节点获取一个元组。这个函数是数据库查询执行的核心组成部分，因为它直接涉及到从计划节点获取数据的过程。

• 检查节点参数变化：函数首先检查 node->chgParam，这是一个标志，表明节点的参数是否发生了变化。如果这个标志不为空，意味着节点的一些执行参数已经改变，需要重新扫描（re-scan）。这通常发生在查询执行过程中，某些外部条件或者上游节点的输出发生变化时。
• 重新扫描：如果检测到参数变化，函数将调用 ExecReScan 来重新设置节点的状态，以便正确反映新的参数或环境。
• 执行节点并获取元组：最后，函数调用节点自身的 ExecProcNode 方法来执行该节点的逻辑，并获取下一个可用的元组。不同类型的节点（如扫描节点、连接节点等）将有其特定的 ExecProcNode 实现，以执行相应的数据检索或处理逻辑。

  总结来说，ExecProcNode 是数据库查询执行流程中的核心函数之一，负责直接从查询计划的特定节点获取数据。这个函数通过动态执行计划节点的特定逻辑，使得整个查询过程可以根据计划逐步进行，同时能够适应查询执行过程中可能出现的变化，确保数据的正确检索和处理。函数源码如下所示：（路径：src\include\executor\executor.h）

/* ----------------------------------------------------------------
 *      ExecProcNode
 *
 *      执行给定的节点以返回一个（或另一个）元组。
 * ----------------------------------------------------------------
 */
#ifndef FRONTEND
static inline TupleTableSlot *
ExecProcNode(PlanState *node)
{
    /* 如果节点的参数有所改变 */
    if (node->chgParam != NULL) /* 发生了一些变化？ */
        ExecReScan(node);       /* 让 ReScan 函数处理这种情况 */
        
	/* 执行节点的 ExecProcNode 方法并返回一个元组 */
	return node->ExecProcNode(node);
}
#endif

  注： ExecProcNode 函数用于执行给定的计划节点，并返回一个元组（TupleTableSlot），它是该节点执行的结果。计划节点可以包括顶层查询计划节点，也可以包括子查询的计划节点，每个节点都有一个相应的 ExecProcNode 函数来执行它。这里，代码node->ExecProcNode(node);是在 InitPlan 时，根据所执行算子的具体类型来进行赋值的。例如以 ExecInitResult 函数为例，如下代码段所示：

	/*
	 * create state structure
	 */
	resstate = makeNode(ResultState);
	resstate->ps.plan = (Plan *) node;
	resstate->ps.state = estate;
	resstate->ps.ExecProcNode = ExecResult;

  所以，“给定的计划节点” 意味着你想要执行的特定查询计划中的某个节点。当你调用 ExecProcNode 并传递一个计划节点作为参数时，它将执行该节点描述的操作，并返回结果元组。这是数据库查询执行中的关键部分，它使查询计划得以实际执行并生成结果。

总结

  “ExecutePlan” 函数负责执行查询计划中的各个节点，将它们的执行结果组合成最终的查询结果，并返回给调用者。这是数据库查询执行的核心部分，它确保了查询计划的实际执行和结果的生成。注意，具体实现和细节可能会因数据库管理系统而异。

• 输入参数：通常，“ExecutePlan” 函数将接受一个查询计划作为输入参数。这个查询计划通常是一个包含了多个执行计划节点（PlanState）的树状结构，每个节点描述了执行查询的不同操作。
• 执行计划节点： “ExecutePlan” 函数将遍历查询计划中的每个执行计划节点，并逐一执行它们。这些节点可以包括扫描表、连接表、过滤数据、聚合操作等等，每个节点都有一个相应的执行方法。
• 节点执行： “ExecutePlan” 函数将调用每个节点的执行方法（通常是 ExecProcNode 函数）来执行节点描述的操作。这些执行方法通常会访问数据库表、处理数据，或者进行其他计算操作，最终生成一个或多个结果元组。
• 结果处理： “ExecutePlan” 函数通常会收集每个节点的执行结果，并根据查询的需求进行合并、过滤或其他操作。最终的结果可以是一个或多个元组，这些元组表示了查询的输出。
• 返回结果： “ExecutePlan” 函数通常将最终的查询结果返回给调用者，以供后续处理或返回给客户端应用程序。

总之，