《MySQL》系列 - select 查询语句究竟是怎么执行的？

mysql 做为一个关系型数据库，在国内使用应该是最普遍的。也许你司使用 Oracle、Pg 等等，可是大多数互联网公司，好比我司使用得最多的仍是 Mysql，重要性不言而喻。

事情是这样的，某天我司小胖问我执行select * from table，数据库底层到底发生了啥？从而咱们获得数据呢？如下把我给问住了，为此我查阅了大量的书籍、博客。因而就有了这篇文章。

假设如今我有张 user 表，只有两列，一列 id 自增的，一列 name 是 varchar 类型。建表语句是这样的：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `user`(
   `id` INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT,
   `name` VARCHAR(100) NOT NULL,
   PRIMARY KEY ( `id` )
)ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

小胖的问题就是下面这个语句的执行过程。

select * from user where id = 1;

01 mysql 架构概览

要想理解这个问题就必需要知道 mysql 的内部架构。为此，我画了张 mysql 的架构图（你也能够理解为 sql 查询语句的执行过程），以下所示：

首先 msql 分为 server 层和存储引擎层两个部分。server 层包括四个功能模块，分别是：链接器、查询缓存、优化器、执行器。这一层负责了 mysql 的全部核心工做，好比：内置函数、存储过程、触发器以及视图等。

而存储引擎层则是负责数据的存取。注意，存储引擎在 mysql 是可选的，常见的还有：InnoDB、MyISAM 以及 Memory等，最经常使用的就是 InnoDB。如今默认的存储引擎也是它（从 mysql 5.5.5 版本开始），你们能够看到我上面的建表语句就是指定了 InnoDB 引擎。固然，你不指定的话默认也是它。

因为存储引擎是可选的，因此 mysql 中，全部的存储引擎实际上是共用一个 server层的。回到正题，咱们就以这张图的流程来解决一下小胖的问题。

1.1 链接器

首先，数据库要执行 sql，确定要先链接数据库吧。这部分工做就是由链接器完成。它负责校验帐户密码、获取权限、管理链接数，最终与客户端创建链接等工做。mysql 连接数据库是这样写的：

mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -u root -p
# 127.0.0.1 : ip 3306 : 端口 root : 用户名

运行命令以后须要输入密码，固然也能够跟在 -p 后面。不过不建议这么作，会有密码泄露的风险。

输入命令后，链接器根据你的帐户名密码验证身份。这是会出现两种状况：

• 帐号或密码不对，服务端会返回一个 "ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'root'@'127.0.0.1' (using password: YES)" 的错误，退出链接。
• 验证经过，链接器就会到权限表查出你的权限。以后你有啥权限都要经过这时读到的权限进行判断。

注意，我说的是此时查到的权限。就算你用管理员帐号修改了当前用户的权限，此时已链接上的当前用户不受影响，必需要重启 mysql 新的权限才会生效。

1.1.1 查看链接状态

链接完成，若是后续没有作任何事情，这个链接就处于空闲状态。你能够用 show processlist; 命令查看 mysql 的链接信息，以下图，个人数据库链接都是 Sleep 状态的，除了执行 show processlist 操做的链接。

1.1.2 控制链接

若是客户端太长时间没有操做，此链接将会自动断开。这个时间默认是 8 小时，由参数 wait_timeout 控制。若是断开之后继续操做就会收到 "Lost connection to MySQL server during query"的错误。这时就必须重连才能执行请求。

数据库里面有长短链接之分，长链接：链接成功后不断有请求，就会一直使用同一链接。短链接：每次执行完几回请求就断开链接，下次须要再创建。

因为创建链接是比较耗时的操做，因此建议使用长链接。但这会有个问题长链接一直连着就会致使内存占用过大，被系统强行沙雕。从而致使 MySQL 异常重启。如何解决呢？两个方法：

• 按期断开长链接。使用特定时间，或者程序判断执行一个占用内存大的操做后，断开链接。以后须要操做就重连。
• mySQL 5.7 或以上版本，能够在每次执行一个占用内存大的操做后，执行mysql_reset_connection来从新链接资源，此时不需重连或从新作权限认证，但会把链接状态恢复到刚建立完时。

1.2 查询缓存

链接创建之后能够执行 select 语句了。这就会来到第二步：查询缓存。

查询缓存中存储的数据是 key-value 的形式，key 是查询语句，value 是查询的结果。逻辑是这样的：先看看查询缓存有没该语句对应的 value？有则直接取出返回客户端，无则继续到数据库执行语句。查出结果后会放一份到缓存中，再返回客户端。

你可能发现缓存真的香，可是并不建议使用查询缓存，由于有弊端。查询缓存的失效很是频繁，只有某个表有更新。它立刻失效了，对于常常更新的表来讲，命中缓存的几率极低。它仅仅适用于那些不常常更新的表。

而 MySQL 彷佛也考虑到这点了。提供了 query_cache_type 参数，把它设置为 DEMAND 就再也不适用韩村。而对于要使用缓存的语句则可用 SQL_CACHE 显示指定，像这样：

select SQL_CACHE * from user where id = 1;

PS：MySQL 8.0 及以上版本把查询缓存删掉了，以后再也没有这块功能了。

1.3 分析器

若是没有命中缓存就进入分析器，这里就是对 sql 进行分析。分析器会作词法分析。你输入的 sql 是啥，由啥组成，MySQL 都须要知道它们表明什么。

首先根据 "select" 识别出这是查询语句。字符串"user"识别成"表名 user"、字符串"id"识别成"列名id"。

以后进行语法分析，它会根据输入的语句分析是否是符合 MySQL 的语法。具体表现就是 select、where、from 等关键字少了个字母，明显不符合 MySQL 语法，此次就会报个语法错误的异常：它通常会提示错误行数，关注"use near"后面便可。

1.4 优化器

过了分析器，就来到了优化器。MySQL 是个聪明的仔，再执行以前会本身优化下客户端传过来的语句，看看那种执行起来不那么占内存、快一点。好比下面的 sql 语句：

select * from user u inner join role r on u.id = r.user_id where u.name = "狗哥" and r.id = 666

它能够先从 user 表拿出 name = "狗哥" 记录的 ID 值再跟 role 表内链接查询，再判断 role 表里面 id 的值是否 = 666

也能够反过来：先从 role 表拿出 id = 666 记录的 ID 值再跟 user 表内链接查询，在判断 user 表里面的 name 值是否 = "狗哥"。

两种方案的执行结果是同样的，可是效率不同、占用的资源也就不同。优化器就是在选择执行的方案。它优化的是索引应该用哪一个？多表联查应该先查哪一个表？怎么链接等等。

1.5 执行器

分析器知道了作啥、优化器知道了应该怎么作。接下来就交给执行器去执行了。

开始执行，判断是否有相应的权限。好比该帐户对 user 表没权限就返回无权限的错误，以下所示：

select * from user where id = 1;

ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'nasus'@'localhost' for table 'user'

PS：若是命中缓存没走到执行器这里，那么在返回查询结果时作权限验证。

回到正题，若是有权限，继续打开表执行。执行器会根据表定义的引擎去使用对应接口。好比咱们上面的 sql 语句执行流程是这样的：

• 走 id 索引、调用 InnoDB 引擎取"知足条件的第一行"接口，再循环调用"知足条件的下一行"接口（这些接口都是存储引擎定义好的），直到表中再也不有知足条件的行。执行器就将上述遍历获得的行组成结果集返回给客户端。
• 对于 id 不是索引的表，执行器只能调用"取表记录的第一行"接口，再判断 id 是否 = 1。若是不是则跳过，是则存在结果集中；再调存储引擎接口取"下一行"，重复判断逻辑，直到表的最后一行。

至此，整个 SQL 的执行流程完毕，小胖懂了吗？

巨人的肩膀

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总结

本文经过一条简单的 SQL 查询语句，引出 MySQL 的结构以及这条 sql 查询语句的执行流程。相信你看完会对 SQL 有更深的理解。

小福利

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