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這篇文章主要介紹 MySQL 中 SQL 執(zhí)行流程是怎么樣的，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

MYSQL 體系結(jié)構(gòu)

先看一張架構(gòu)圖，如下：

模塊詳解

Connector：用來支持各種語言和 SQL 的交互，比如 PHP，Python，Java 的 JDBC；

Management Serveices Utilities：系統(tǒng)管理和控制工具，包括備份恢復(fù)、MySQL 復(fù)制、集群等；

Connection Pool：連接池，管理需要緩沖的資源，包括用戶密碼權(quán)限線程等等；

SQL Interface：用來接收用戶的 SQL 命令，返回用戶需要的查詢結(jié)果；

Parser：用來解析 SQL 語句；

Optimizer：查詢優(yōu)化器；

Cache and Buffer：查詢緩存，除了行記錄的緩存之外，還有表緩存，Key 緩存，權(quán)限緩存等等；

Pluggable Storage Engines：插件式存儲引擎，它提供 API 給服務(wù)層使用，跟具體的文件打交道。

架構(gòu)分層

把 MySQL 分成三層，跟客戶端對接的連接層，真正執(zhí)行操作的服務(wù)層，和跟硬件打交道的存儲引擎層。

連接層

我們的客戶端要連接到 MySQL 服務(wù)器 3306 端口，必須要跟服務(wù)端建立連接，那么管理所有的連接，驗證客戶端的身份和權(quán)限，這些功能就在連接層完成。

服務(wù)層

連接層會把 SQL 語句交給服務(wù)層，這里面又包含一系列的流程：

比如查詢緩存的判斷、根據(jù) SQL 調(diào)用相應(yīng)的接口，對我們的 SQL 語句進(jìn)行詞法和語法的解析（比如關(guān)鍵字怎么識別，別名怎么識別，語法有沒有錯誤等等）。

然后就是優(yōu)化器，MySQL 底層會根據(jù)一定的規(guī)則對我們的 SQL 語句進(jìn)行優(yōu)化，最后再交給執(zhí)行器去執(zhí)行。

存儲引擎

存儲引擎就是我們的數(shù)據(jù)真正存放的地方，在 MySQL 里面支持不同的存儲引擎。再往下就是內(nèi)存或者磁盤。

SQL 的執(zhí)行流程

以一條查詢語句為例，我們來看下 MySQL 的工作流程是什么樣的。

select name from user where id=1 and age

首先咱們先來看一張圖，接下來的過程都是基于這張圖來講的：

連接

程序或者工具要操作數(shù)據(jù)庫，第一步要跟數(shù)據(jù)庫建立連接。

在數(shù)據(jù)庫中有兩種連接:

短連接：短連接就是操作完畢以后，馬上 close 掉。

長連接：長連接可以保持打開，減少服務(wù)端創(chuàng)建和釋放連接的消耗，后面的程序訪問的時候還可以使用這個連接。

建立連接是比較麻煩的，首先要發(fā)送請求，發(fā)送了請求要去驗證賬號密碼，驗證完了要去看你所擁有的權(quán)限，所以在使用過程中，盡量使用長連接。

保持長連接會消耗內(nèi)存。長時間不活動的連接，MySQL 服務(wù)器會斷開。可以使用 sql 語句查看默認(rèn)時間：

show global variables like  wait_timeout

這個時間是由 wait_timeout 來控制的，默認(rèn)都是 28800 秒，8 小時。

查詢緩存

MySQL 內(nèi)部自帶了一個緩存模塊。執(zhí)行相同的查詢之后我們發(fā)現(xiàn)緩存沒有生效，為什么？MySQL 的緩存默認(rèn)是關(guān)閉的。

show variables like  query_cache%

默認(rèn)關(guān)閉的意思就是不推薦使用，為什么 MySQL 不推薦使用它自帶的緩存呢？

主要是因為 MySQL 自帶的緩存的應(yīng)用場景有限：

第一個是它要求 SQL 語句必須一模一樣，中間多一個空格，字母大小寫不同都被認(rèn)為是不同的的 SQL。

第二個是表里面任何一條數(shù)據(jù)發(fā)生變化的時候，這張表所有緩存都會失效，所以對于有大量數(shù)據(jù)更新的應(yīng)用，也不適合。

所以緩存還是交給 ORM 框架（比如 MyBatis 默認(rèn)開啟了一級緩存），或者獨立的緩存服務(wù)，比如 Redis 來處理更合適。

在 MySQL 8.0 中，查詢緩存已經(jīng)被移除了。

語法解析和預(yù)處理

為什么一條 SQL 語句能夠被識別呢？假如隨便執(zhí)行一個字符串 hello，服務(wù)器報了一個 1064 的錯：

[Err] 1064 – 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 hello at line 1

這個就是 MySQL 的解析器和預(yù)處理模塊。

這一步主要做的事情是對語句基于 SQL 語法進(jìn)行詞法和語法分析和語義的解析。

詞法解析

詞法分析就是把一個完整的 SQL 語句打碎成一個個的單詞。

比如一個簡單的 SQL 語句：select name from user where id = 1 and age

它會將 select 識別出來，這是一個查詢語句，接下來會將 user 也識別出來，你是想要在這個表中做查詢，然后將 where 后面的條件也識別出來，原來我需要去查找這些內(nèi)容。

語法分析

語法分析會對 SQL 做一些語法檢查，比如單引號有沒有閉合，然后根據(jù) MySQL 定義的語法規(guī)則，根據(jù) SQL 語句生成一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)我們把它叫做解析樹（select_lex）。

就比如英語里面的語法“我用 is，你用 are”這種，如果不對肯定是不可以的，語法分析之后發(fā)現(xiàn)你的 SQL 語句不符合規(guī)則，就會收到 You hava an error in your SQL syntax 的錯誤提示。

預(yù)處理器

如果寫了一個詞法和語法都正確的 SQL，但是表名或者字段不存在，會在哪里報錯？是在數(shù)據(jù)庫的執(zhí)行層還是解析器？比如：select * from hello;

還是在解析的時候報錯，解析 SQL 的環(huán)節(jié)里面有個預(yù)處理器。它會檢查生成的解析樹，解決解析器無法解析的語義。比如，它會檢查表和列名是否存在，檢查名字和別名，保證沒有歧義。預(yù)處理之后得到一個新的解析樹。

查詢優(yōu)化器

一條 SQL 語句是不是只有一種執(zhí)行方式？或者說數(shù)據(jù)庫最終執(zhí)行的 SQL 是不是就是我們發(fā)送的 SQL？

這個答案是否定的。一條 SQL 語句是可以有很多種執(zhí)行方式的，最終返回相同的結(jié)果，他們是等價的。但是如果有這么多種執(zhí)行方式，這些執(zhí)行方式怎么得到的？最終選擇哪一種去執(zhí)行？根據(jù)什么判斷標(biāo)準(zhǔn)去選擇？

這個就是 MySQL 的查詢優(yōu)化器的模塊（Optimizer）。查詢優(yōu)化器的目的就是根據(jù)解析樹生成不同的執(zhí)行計劃（Execution Plan），然后選 擇一種最優(yōu)的執(zhí)行計劃，MySQL 里面使用的是基于開銷（cost）的優(yōu)化器，那種執(zhí)行計劃開銷最小，就用哪種。

可以使用這個命令查看查詢的開銷：

show status like  Last_query_cost

MySQL 的優(yōu)化器能處理哪些優(yōu)化類型呢？

舉兩個簡單的例子：

1、當(dāng)我們對多張表進(jìn)行關(guān)聯(lián)查詢的時候，以哪個表的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)表。

2、有多個索引可以使用的時候，選擇哪個索引。

實際上，對于每一種數(shù)據(jù)庫來說，優(yōu)化器的模塊都是必不可少的，他們通過復(fù)雜的算法實現(xiàn)盡可能優(yōu)化查詢效率的目標(biāo)。但是優(yōu)化器也不是萬能的，并不是再垃圾的 SQL 語句都能自動優(yōu)化，也不是每次都能選擇到最優(yōu)的執(zhí)行計劃，大家在編寫 SQL 語句的時候還是要注意。

執(zhí)行計劃

優(yōu)化器最終會把解析樹變成一個執(zhí)行計劃（execution_plans），執(zhí)行計劃是一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，這個執(zhí)行計劃不一定是最優(yōu)的執(zhí)行計劃，因為 MySQL 也有可能覆蓋不到所有的執(zhí)行計劃。

我們怎么查看 MySQL 的執(zhí)行計劃呢？比如多張表關(guān)聯(lián)查詢，先查詢哪張表？在執(zhí)行查詢的時候可能用到哪些索引，實際上用到了什么索引？

MySQL 提供了一個執(zhí)行計劃的工具。我們在 SQL 語句前面加上 EXPLAIN，就可以看到執(zhí)行計劃的信息。

EXPLAIN select name from user where id=1;

存儲引擎

在介紹存儲引擎先來問兩個問題：

1、從邏輯的角度來說，我們的數(shù)據(jù)是放在哪里的，或者說放在一個什么結(jié)構(gòu)里面？

2、執(zhí)行計劃在哪里執(zhí)行？是誰去執(zhí)行？

存儲引擎基本介紹

在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里面，數(shù)據(jù)是放在表 Table 里面的。我們可以把這個表理解成 Excel 電子表格的形式。所以我們的表在存儲數(shù)據(jù)的同時，還要組織數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)，這個存儲結(jié)構(gòu)就是由我們的存儲引擎決定的，所以我們也可以把存儲引擎叫做表類型。

在 MySQL 里面，支持多種存儲引擎，他們是可以替換的，所以叫做插件式的存儲引擎。為什么要支持這么多存儲引擎呢？一種還不夠用嗎？

在 MySQL 里面，每一張表都可以指定它的存儲引擎，而不是一個數(shù)據(jù)庫只能使用一個存儲引擎。存儲引擎的使用是以表為單位的。而且，創(chuàng)建表之后還可以修改存儲引擎。

如何選擇存儲引擎？

如果對數(shù)據(jù)一致性要求比較高，需要事務(wù)支持，可以選擇 InnoDB。

如果數(shù)據(jù)查詢多更新少，對查詢性能要求比較高，可以選擇 MyISAM。

如果需要一個用于查詢的臨時表，可以選擇 Memory。

如果所有的存儲引擎都不能滿足你的需求，并且技術(shù)能力足夠，可以根據(jù)官網(wǎng)內(nèi)部手冊用 C 語言開發(fā)一個存儲引擎。（https://dev.mysql.com/doc/internals/en/custom-engine.html%EF%BC%89）

執(zhí)行引擎

誰使用執(zhí)行計劃去操作存儲引擎呢？這就是執(zhí)行引擎（執(zhí)行器），它利用存儲引擎提供的相應(yīng)的 API 來完成操作。

為什么我們修改了表的存儲引擎，操作方式不需要做任何改變？因為不同功能的存儲引擎實現(xiàn)的 API 是相同的。

最后把數(shù)據(jù)返回給客戶端，即使沒有結(jié)果也要返回。

栗子

還是以上面的 sql 語句為例，再來梳理一下整個 sql 執(zhí)行流程。

select name from user where id = 1 and age 

通過連接器查詢當(dāng)前執(zhí)行者的角色是否有權(quán)限，進(jìn)行查詢。如果有的話，就繼續(xù)往下走，如果沒有的話，就會被拒絕掉，同時報出 Access denied for user 的錯誤信息；

接下來就是去查詢緩存，首先看緩存里面有沒有，如果有呢，那就沒有必要向下走，直接返回給客戶端結(jié)果就可以了；如果緩存中沒有的話，那就去執(zhí)行語法解析器和預(yù)處理模塊。（MySQL 8.0 版本直接將查詢緩存的整塊功能都給刪掉了）

語法解析器和預(yù)處理主要是分析 sql 語句的詞法和語法是否正確，沒啥問題就會進(jìn)行下一步，來到查詢優(yōu)化器；

查詢優(yōu)化器就會對 sql 語句進(jìn)行一些優(yōu)化，看哪種方式是最節(jié)省開銷，就會執(zhí)行哪種 sql 語句，上面的 sql 有兩種優(yōu)化方案：

先查詢表 user 中 id 為 1 的人的姓名，然后再從里面找年齡大于 20 歲的。

先查詢表 user 中年齡大于 20 歲的所有人，然后再從里面找 id 為 1 的。

優(yōu)化器決定選擇哪個方案之后，執(zhí)行引擎就去執(zhí)行了。然后返回給客戶端結(jié)果。

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