本篇文章将会结合源码介绍在MySQL中针对子查询的几种优化策略。

对于表示是否存在语义的查询语句，在语法上表示为IN/=ANY/EXISTS，优化器会尝试转换为semijoin/antijoin进行优化。与普通join会将左表和右表的记录连接在一起不同，semijoin/antijoin仅关心右表中是否存在可以与左表记录连接的记录，而返回左表记录。

在prepare阶段，优化器会首先检查当前查询是否可以转换为semijoin/antijoin的条件（由于antijoin是semijoin的相反，在代码层面也是一块处理的，所以之后的论述以semijoin为主），这部分代码在中，具体的条件总结如下：

1. 子查询必须是谓词IN/=ANY/EXISTS的一部分，并且出现在WHERE或ON语法的最高层，可以被包含在AND表达式中。
2. 必须是单个查询块，不带有UNION。
3. 不包含HAVING语法。
4. 不包含LIMIT语法。
5. 外查询语句没有使用STRAIGHT_JOIN语法。

由于优化器对查询块的处理是一种递归的方式，在完成对子查询的判断之后，在外层查询的prepare阶段，会调用函数完成子查询到semijoin的最终转换，这个过程在整个查询的生命周期只会发生一次，且不可逆。在SQL语法上等价为：

为了实现上述过程，需要进行以下步骤：

1. 创建语以部分，并加入到外层查询块的执行计划中。
2. 将子查询谓词从父查询的判断谓词中消除。

具体的伪代码如下：

对于不能采用semijoin/antijoin执行的存在式语义的子查询，在MySQL源码的表示含义下，会做IN->EXISTS的转换，其实本质是在物化执行和迭代式循环执行中做选择。IN语法代表非相关子查询仅执行一次，将查询结果物化成临时表，之后需要结果时候就去物化表中查找；EXISTS代表对于外表的每一条记录，子查询都会执行一次，是迭代式循环执行。

在prepare阶段IN->EXISTS的转换主要是将IN语法的左表达式与右表达式中子查询的输出列对应组合，加入到子查询的WHERE或者HAVING条件中，在SQL语义上表示为：

这一过程主要发生在中，详细过程为：

以上就是MySQL中针对子查询所做的大部分优化和转换的工作，代码分析基于MySQL 8.0.19版本。

参考：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/subquery-optimization.html