一条SQL语句的执行流程_一条sql语句的执行过程

1 一条SQL语句的执行流程

如图：为MySQL的逻辑架构图

大体来说，MySQL可以分为Server层和存储引擎层两部分。

• Server层包括连接器、查询缓存、分析其、优化器、执行器等，涵盖MySQL的大多数核心功能，以及所有内置函数（如时间、日期、数学、加密函数等等），所有跨存储引擎的功能都是在这一层实现的。比如存储过程、触发器、视图等。
• 存储引擎层负责数据的存储和提取。其架构模式是插件式的，支持 InnoDB、 MyISAM、Memory 等多个存储引擎。现在最常用的存储引擎是 InnoDB，它从MySQL 5.5.5 版本开始成为了默认存储引擎。

从图中不难看出，不同的存储引擎共用一个Server 层，也就是从连接器到执行器的部分。你可以先对每个组件的名字有个印象，接下来结合这条SQL 语句（select * from T where ID=10），依次看下每个组件的作用。

1.1 连接器

第一步，你会先连接到这个数据库上，这个时候接待你的就是连接器。连接器负责和客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。连接命令一般是这样写：

mysql -hip -Pport -u$user -p
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输入命令后，你就需要在交互对话里面输入密码。虽然密码可以直接跟在 -p命令行中，但是这样会造成密码泄露。如果你连接的是生产服务器，强烈建议你不要这么做。

连接过程

1. 连接命令中的 mysql 是客户端工具，用来跟服务端建立连接。在完成经典的 TCP 握手后，连接器就要开始认证你的身份，这个时候用的就是你输入的用户名和密码。

   • 如果用户名或密码不对，你就会收到一个"Access denied for user"的错误，然后客户端程序结束执行。
   • 如果用户名密码认证通过，连接器会到权限表里面查出你拥有的权限。之后，这个连接里面的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。
     这就意味着，一个用户成功建立连接后，即使你用管理员账号对这个用户的权限做了修改，也不会影响已经存在连接的权限。
     修改完成后，只有再新建的连接才会使用新的权限设置。

2. 连接完成后，如果你没有后续的动作，这个连接就处于空闲状态，你可以在 show processlist 命令中看到它。如果其中的Command 列显示为“Sleep”的这一行，就表示现在系统里面有一个空闲连接。
   客户端默认空闲时间为 8 小时，可以有wait_timeout参数来调整。
   建立连接的过程通常比较复杂，所以建议在使用中尽量减少建立连接的动作，尽量使用长连接。

长连接出现的问题及解决方案

1. 全部使用长连接后，有时候MySQL占用内存涨的特别快，因为MySQL在执行过程中临时使用的内存是管理在连接对象里面的。这些资源只会在断开连接的时候才释放。所以如果长连接累积下来，可能导致内存占用太大，被系统强行杀掉（OOM），从现象看就是 MySQL 异常重启了。
2. 如何解决这个问题：
   1. 定期断开长连接。使用一段时间，或者程序里面判断执行过一个占用内存的大查询后，断开连接，之后要查询再重连。
   2. 如果你用的是 MySQL 5.7 或更新版本，可以在每次执行一个比较大的操作后，通过执行 mysql_reset_connection 来重新初始化连接资源。这个过程不需要重连和重新做权限验证，但是会将连接恢复到刚刚创建完时的状态。

1.2 查询缓存

MySQL 拿到一个查询请求后，会先到查询缓存看看，之前是不是执行过这条语句。之前执行过的语句及其结果可能会以 key-value 对的形式，被直接缓存在内存中。key 是查询的语句，value 是查询的结果。如果你的查询能够直接在这个缓存中找到 key，那么这个 value 就会被直接返回给客户端。

如果语句不在查询缓存中，就会继续后面的执行阶段。执行完成后，执行结果会被存入查询缓存中。你可以看到，如果查询命中缓存，MySQL就不会执行后面复杂的操作，直接返回结果，这个效率很高。
但是大多数情况下，不建议使用查询缓存，因为查询缓存的弊大于利。
比如，一个系统配置表，那这张表上的查询才适合使用查询缓存。

好在 MySQL 也提供了这种“按需使用”的方式。你可以将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND，这样对于默认的 SQL 语句都不使用查询缓存。
而对于你确定要使用查询缓存的语句，可以用 SQL_CACHE 显式指定，像下面这个语句一样：

select SQL_CACHE * from T where ID=10；
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需要注意的是，MySQL 8.0 版本直接将查询缓存的整块功能删掉了，也就是说 8.0 开始彻底没有这个功能了。

1.3 分析器

如果没有缓存命中，那么就要开始执行语句了。首先，MySQL需要知道你要做什么，因此需要对SQL语句做解析。

1. 分析器先会做"词法分析"。输入的是由多个字符串和空格组成的一条SQL语句，MySQL需要识别里面的字符串分别是什么，代表什么。
   MySQL从你输入的"“select"关键字识别出来，这是一个查询语句。它也要把字符串"T” 识别成"表名T"，把字符串"ID"识别成"列ID"。

2. 做完这些识别以后，就要做**“语法分析”**。根据词法分析的结果，语法分析器会根据语法规则，判断你输入的这个SQL语句是否满足MySQL语法。
   一般语法错误会提示第一个出现错误的位置，所以你要关注的是紧接“use near”的内容。

1.4 优化器

优化器是在表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引；或者在一个语句有多表关联（join）的时候，决定各个表的连接顺序。
比如你执行下面这样的语句，这个语句是执行两个表的 join：

sql select * from t1 join t2 using(ID) where t1.c=10 and t2.d=20;
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• 既可以先从表 t1 里面取出 c=10 的记录的 ID 值，再根据 ID 值关联到表 t2，再判断 t2 里面 d 的值是否等于 20。
• 也可以先从表 t2 里面取出 d=20 的记录的 ID 值，再根据 ID 值关联到 t1，再判断 t1 里面 c 的值是否等于 10。

这两种执行方法的逻辑结果是一样的，但是执行的效率会有不同，而优化器的作用就是决定选择使用哪一个方案。

1.5 执行器

开始执行的时候，要先判断一下你对这个表 T 有没有执行查询的权限，如果没有，就会返回没有权限的错误，如下所示
(在工程实现上，如果命中查询缓存，会在查询缓存返回结果的时候，做权限验证。查询也会在优化器之前调用 precheck 验证权限)。

mysql> select * from T where ID=10;

ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'
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如果有权限，就打开表继续执行。打开表的时候，执行器就会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口。

比如我们这个例子中的表 T 中，ID 字段没有索引，那么执行器的执行流程是这样的：
1. 调用 InnoDB 引擎接口取这个表的第一行，判断 ID 值是不是 10，如果不是则跳过，如果是则将这行存在结果集中；
2. 调用引擎接口取“下一行”，重复相同的判断逻辑，直到取到这个表的最后一行。
3. 执行器将上述遍历过程中所有满足条件的行组成的记录集作为结果集返回给客户端。
至此，这个语句就执行完成了。

对于有索引的表，执行的逻辑和这个差不多，第一次调用的是"“取满足条件的第一行"这个接口，之后循环的取”"满足条件的下一行"这个接口，这些接口都是引擎中已经定义好的。

你会在慢查询日志中看到rows_examined 的字段，表示这个语句执行过程中扫描了多少行，这个值是在执行器每次调用引擎获取数据行的时候累加的。

在有些场景下，执行器调用一次，在引擎内部则扫描了多行，因此引擎扫描行数跟rows_examined 并不是完全相同的。

本文摘自：《MySQL实战45讲》