SQL語句舉例：

SELECT * FROM `test` WHERE `id`=1;

當(dāng)我們輸入一條SQL語句，返回一個(gè)結(jié)果時(shí)，那這條語句在 MySQL 內(nèi)部的執(zhí)行過程是怎么的呢？

MySQL基本架構(gòu)

下面給出的是 MySQL 的基本架構(gòu)示意圖（圖片來自網(wǎng)絡(luò)），從下圖中我們可以比較清楚地看到 SQL 語句在 MySQL 的各個(gè)功能模塊中的執(zhí)行過程。

從上圖直觀的來看，MySQL 可分為 Server 層和存儲引擎層兩部分。

Server 層包括 連接器、查詢緩存、分析器、優(yōu)化器、執(zhí)行器等，涵蓋 MySQL 的大多數(shù)核心服務(wù)功能，以及所有的內(nèi)置函數(shù)（如日期時(shí)間函數(shù)、字符串函數(shù)、數(shù)學(xué)函數(shù)和加密函數(shù)等），所有跨存儲引擎的功能都在這一層實(shí)現(xiàn)，比如存儲過程、觸發(fā)器、視圖等。

儲引擎層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲和提取。其架構(gòu)模式是插件式的，支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多個(gè)存儲引擎。現(xiàn)在最常用的存儲引擎是 InnoDB，它從 MySQL 5.5.5 版本開始成為了默認(rèn)存儲引擎。當(dāng)執(zhí)行 ·create table · 建表的時(shí)候，如果不指定引擎類型，默認(rèn)使用的就是 InnoDB指。在 create table 語句中使用 engine=memory, 來指定使用內(nèi)存引擎創(chuàng)建表。不同存儲引擎的表數(shù)據(jù)存取方式不同，支持的功能也不同，在后面的文章中再來討論引擎的知識。

從上圖中可以看出，不同的存儲引擎共用一個(gè)Server 層，也就是從連接器到執(zhí)行器的部分。下面來看下每個(gè)組件的作用。

Server 層

1、連接器

使用數(shù)據(jù)庫的第一步就是先連接到這個(gè)數(shù)據(jù)庫上，這時(shí)候作為接待的就是連接器。連接器負(fù)責(zé)跟客戶端建立連接、獲取權(quán)限、維持和管理連接。

連接命令：

mysql mysql -h主機(jī)地址 -u用戶名 －p

輸完命令之后，你就需要在交互對話里面輸入密碼。雖然密碼也可以直接跟在 -p 后面寫在命令行中，但這樣可能會(huì)導(dǎo)致你的密碼泄露，不建議直接跟著輸入。

下圖為我的電腦操作（mac+ mamp）：

如果輸入賬號或密碼錯(cuò)誤會(huì)提示（1045）：

ERROR 1045 (28000): Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: YES)

截圖如下：

當(dāng)用戶名密碼認(rèn)證通過后，連接器會(huì)到權(quán)限表里面查出你擁有的權(quán)限。之后，這個(gè)連接里面的權(quán)限判斷邏輯，都將依賴于此次登陸讀到的權(quán)限。

連接成功截圖：

從上圖我們可以看到一些關(guān)MySQL的版本號信息（Server version: 5.7.23 MySQL Community Server (GPL) ）。

當(dāng)用戶成功建立連接后，即使你用管理員賬號對這個(gè)用戶的權(quán)限做了修改，也不會(huì)影響已經(jīng)存在連接的權(quán)限。修改完成后，只有再新建的連接才會(huì)使用新的權(quán)限設(shè)置。

連接完成后，如果你沒有后續(xù)的動(dòng)作，這個(gè)連接就處于空閑狀態(tài)，可以通過 show processlist; 命令中看到它。下圖是 show processlist 的結(jié)果。

其中，當(dāng) Command 列有顯示為“Sleep”的這一行，就表示現(xiàn)在系統(tǒng)里面有一個(gè)空閑連接。

客戶端如果太久沒動(dòng)靜，連接器會(huì)自動(dòng)將它斷開。這個(gè)時(shí)間是由參數(shù) wait_timeout控制，默認(rèn)值是8小時(shí)。

查看默認(rèn)連接超時(shí)時(shí)長：

show variables like 'wait_timeout';

可以使用命名來修改這個(gè)參數(shù)值：

set wait_timeout =28801; // 自定義時(shí)長

結(jié)果如下：

如果在連接被斷開之后，客戶端再次發(fā)送請求時(shí)，就會(huì)收到一個(gè)錯(cuò)誤提醒： Lost connection to MySQL server during query。這時(shí)如果你要繼續(xù)執(zhí)行，則需要重連接，再執(zhí)行請求。

數(shù)據(jù)庫里面，長連接是指連接成功后，如果客戶端持續(xù)有請求，則一直使用同一個(gè)連接。短連接則是指每次執(zhí)行完很少的幾次查詢就斷開連接，下次查詢再重新建立一個(gè)。

建立連接的過程通常比較復(fù)雜，建議在使用中要盡量減少建立連接的動(dòng)作，也就是盡量使用長連接。

如果全部使用長連接后，有時(shí) MySQL 占用大量內(nèi)存，這是因?yàn)?MySQL 在執(zhí)行過程中臨時(shí)使用的內(nèi)存是管理在連接對象里面的。這些連接資源只在連接斷開的時(shí)候才釋放。如果長連接長期累積，可能導(dǎo)致內(nèi)存占用太大，被系統(tǒng)強(qiáng)行殺掉，則導(dǎo)致MySQL 異常重啟。

怎么解決這個(gè)問題呢？

定期斷開長連接。使用一段時(shí)間后，或程序里面判斷執(zhí)行過一個(gè)占用內(nèi)存的大查詢后，斷開連接，之后要查詢時(shí)再重新連接。

如果是 MySQL 5.7 或更新版本，可以在每次執(zhí)行一個(gè)比較大的操作后，通過執(zhí)行 mysql_reset_connection 來重新初始化連接資源。這個(gè)過程不需要重連和重新做權(quán)限驗(yàn)證，但是會(huì)將連接恢復(fù)到剛剛創(chuàng)建完時(shí)的狀態(tài)。

2、查詢緩存

連接建立完成后，就可以執(zhí)行 select 語句了。執(zhí)行邏輯就會(huì)來到第二步：查詢緩存。

MySQL 拿到一個(gè)查詢請求后，先到查詢緩存看之前是否執(zhí)行過這條語句。之前執(zhí)行過的語句及其結(jié)果可能會(huì)以 key-value 對的形式，被直接緩存在內(nèi)存中。key 是查詢的語句，value 是查詢的結(jié)果。如果你的查詢能夠直接在這個(gè)緩存中找到 key，那么這個(gè) value 就會(huì)被直接返回給客戶端。

如果語句不在查詢緩存中，就會(huì)繼續(xù)后面的執(zhí)行階段。執(zhí)行完成后，執(zhí)行結(jié)果會(huì)被存入查詢緩存中。如果查詢命中緩存，MySQL 不需要執(zhí)行后面的復(fù)雜操作，就可以直接返回結(jié)果，這個(gè)效率會(huì)很高。

但是大多數(shù)情況下我會(huì)建議你不要使用查詢緩存，因?yàn)椴樵兙彺嫱状笥诶?/p>

查詢緩存的失效非常頻繁，只要有對一個(gè)表的更新，這個(gè)表上所有的查詢緩存都會(huì)被清空。因此很可能你費(fèi)勁地把結(jié)果存起來，還未使用，就被一個(gè)更新全更新了。對于更新壓力大的數(shù)據(jù)庫來說，查詢緩存的命中率會(huì)非常低。如果有一張很長時(shí)間才會(huì)更新一次靜態(tài)表，那這張表上的查詢才適合使用查詢緩存。

好在 MySQL 也提供了這種“按需使用”的方式。你可以將參數(shù) query_cache_type 設(shè)置成 DEMAND，這樣對于默認(rèn)的 SQL 語句都不使用查詢緩存。而對于你確定要使用查詢緩存的語句，可以用 SQL_CACHE 顯式指定，如下面語句：

mysql> SELECT SQL_CACHE * FROM `test` WHERE id=1;

需要注意的是，MySQL 8.0 版本直接將查詢緩存的整塊功能刪掉了，也就是說 8.0 開始徹底沒有這個(gè)功能了。

3、分析器

如果沒有命中查詢緩存，就要開始真正執(zhí)行語句了。首先，MySQL 需要知道你要做什么，因此需要對 SQL 語句做解析。

分析器先會(huì)做“詞法分析”。你輸入的是由多個(gè)字符串和空格組成的一條 SQL 語句，MySQL 需要識別出里面的字符串分別是什么，代表什么。

SQL語句舉例：

SELECT * FROM `test` WHERE id=1;

MySQL 從你輸入的"SELECT"這個(gè)關(guān)鍵字識別出來，這是一個(gè)查詢語句。它也要把字符串“”test"識別成"表名 test"，把字符串“id”識別成“列 id”。

識別完后，就要做“語法分析”。根據(jù)詞法分析的結(jié)果，語法分析器會(huì)根據(jù)語法規(guī)則，判斷你輸入的這個(gè) SQL 語句是否滿足 MySQL 語法。

如果你的語句不對，就會(huì)收到“You have an error in your SQL syntax”的錯(cuò)誤提醒，比如下面這個(gè)語句 where 多打了個(gè)字符“1”。

mysql> SELECT SQL_CACHE * FROM `test` WHERE1 id=1;

ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'id=1' at line 1

一般語法錯(cuò)誤會(huì)提示第一個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤的位置，所以你要關(guān)注的是“use near” 附件的內(nèi)容。

如圖所示： 

分析器，構(gòu)造一棵解析樹（內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），整棵樹只確保沒有語法錯(cuò)誤（語法分析），比如檢查標(biāo)識符是否有效、語句是否閉合。也包括重寫查詢、決定表的讀取順序、選擇合適的索引等。

4、優(yōu)化器

經(jīng)過分析器，MySQL 就知道你要做什么了。在開始執(zhí)行之前，還要先經(jīng)過優(yōu)化器的處理。

優(yōu)化器是在表里面有多個(gè)索引的時(shí)候，決定使用哪個(gè)索引；或者在一個(gè)語句有多表關(guān)聯(lián)（join）的時(shí)候，決定各個(gè)表的連接順序。比如你執(zhí)行下面這樣的語句，這個(gè)語句是執(zhí)行兩個(gè)表的 join：

mysql> SELECT * FROM `test1`  JOIN `test2` USING(id)  WHERE  test1.a=1 AND test2.t=2;

既可以先從表 test1 里面取出 a=1 的記錄的 ID 值，再根據(jù) ID 值關(guān)聯(lián)到表 test2，再判斷 t2 里面 t 的值是否等于 2。 也可以先從表 test2 里面取出 t=2 的記錄的 ID 值，再根據(jù) ID 值關(guān)聯(lián)到 test1，再判斷 test1 里面 a 的值是否等于 1。 這兩種執(zhí)行方法的邏輯結(jié)果一樣，但是執(zhí)行的效率會(huì)有不同，優(yōu)化器的作用就是決定選擇使用哪一個(gè)方案。

優(yōu)化器階段完成后，這個(gè)語句的執(zhí)行方案就確定下來了，然后進(jìn)入執(zhí)行器階段。至于優(yōu)化器是怎么選擇索引的，在后面的文章中會(huì)單獨(dú)整理關(guān)于優(yōu)化器的內(nèi)容。

5、執(zhí)行器

MySQL 通過分析器知道了你要做什么，通過優(yōu)化器知道了該怎么做，于是就進(jìn)入了執(zhí)行器階段，開始執(zhí)行語句。

開始執(zhí)行的時(shí)候，要先判斷一下你對這個(gè)表 T 有沒有執(zhí)行查詢的權(quán)限，如果沒有，就會(huì)返回沒有權(quán)限的錯(cuò)誤，如下所示 (在工程實(shí)現(xiàn)上，如果命中查詢緩存，會(huì)在查詢緩存返回結(jié)果的時(shí)候，做權(quán)限驗(yàn)證。查詢也會(huì)在優(yōu)化器之前調(diào)用 precheck 驗(yàn)證權(quán)限)。

mysql> SELECT * FROM `test` WHERE id=1;

比如我們這個(gè)例子中的表 test 中，id 字段沒有索引，那么執(zhí)行器的執(zhí)行流程是這樣的：

• （1）、調(diào)用 InnoDB 引擎接口取這個(gè)表的第一行，判斷 ID 值是不是 1，如果不是則跳過，如果是則將這行存在結(jié)果集中；
• （2）、調(diào)用引擎接口取“下一行”，重復(fù)相同的判斷邏輯，直到取到這個(gè)表的最后一行。
• （3）、執(zhí)行器將上述遍歷過程中所有滿足條件的行組成的記錄集作為結(jié)果集返回給客戶端。

至此，這個(gè)語句執(zhí)行完成。

對于有索引的表，執(zhí)行的邏輯也差不多。第一次調(diào)用的是“取滿足條件的第一行”這個(gè)接口，之后循環(huán)取“滿足條件的下一行”這個(gè)接口，這些接口都是引擎中已經(jīng)定義好的。

你會(huì)在數(shù)據(jù)庫的慢查詢?nèi)罩局锌吹揭粋€(gè) rows_examined 的字段，表示這個(gè)語句執(zhí)行過程中掃描了多少行。這個(gè)值就是在執(zhí)行器每次調(diào)用引擎獲取數(shù)據(jù)行的時(shí)候累加的。

有些場景下，執(zhí)行器調(diào)用一次，引擎內(nèi)部則掃描了多行，因此，引擎掃描行數(shù)和rows_examined 并不完全相同。后面會(huì)在整理存儲引擎的內(nèi)部機(jī)制中說明補(bǔ)充。

到此這篇關(guān)于SQL查詢語句執(zhí)行的過程的文章就介紹到這了,更多相關(guān)SQL查詢語句內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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