一、MySQL一條SQL語句查詢語句是怎么執(zhí)行的查排？

本文整理自個人訂閱的極客時間《mysql實戰(zhàn)45講》的筆記凳枝。
我們經(jīng)常說，看一個事兒千萬不要直接陷入細(xì)節(jié)里跋核，你應(yīng)該先鳥瞰其全貌岖瑰，這樣能夠幫助你從高維度理解問題。
同樣砂代，對于MySQL的學(xué)習(xí)也是這樣蹋订。平時我們使用數(shù)據(jù)庫，看到的通常都是一個整體刻伊。
比如露戒，你有個最簡單的表，表里只有一個ID字段捶箱，在執(zhí)行下面這個查詢語句時：

mysql>: select * from user where id = 10;

我們看到的只是輸入一條語句智什，返回一個結(jié)果，卻不知道這條語句在MySQL內(nèi)部的執(zhí)行過程丁屎。

今天來把MySQL拆解一下荠锭，看看里面都有哪些“零件”，希望這個拆解過程晨川，讓你對MySQL有更深入的理解证九。這樣當(dāng)我們碰到MySQL的一些異常或者問題時共虑，就能夠直戳本質(zhì)愧怜，更為快速地定位并解決問題。

下面我是MySQL的基本架構(gòu)示意圖看蚜，從中你可以清楚地看到SQL語句在MySQL的各個功能模塊中的執(zhí)行過程泛粹。

MySql的邏輯架構(gòu)圖

大體來說涣达，MySQL可以分為Server層和存儲引擎層兩部分悍手。

Server層包括連接器妙啃、查詢緩存、分析器音诫、優(yōu)化器惨奕、執(zhí)行器等，涵蓋MySQL的大多數(shù)核心服務(wù)功能竭钝，以及所有的內(nèi)置函數(shù)（如日期梨撞、時間、數(shù)學(xué)和加密函數(shù)等）香罐，所有跨存儲引擎的功能都在這一層實現(xiàn)卧波，比如存儲過程、觸發(fā)器庇茫、視圖等

而存儲引擎層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲和提取港粱。其架構(gòu)模式是插件式的，支持InnoDB旦签、MyISAM查坪、Memory等多個存儲引擎。現(xiàn)在最常用的存儲引擎是InnoDB宁炫，它從MySQL 5.5.5版本開始成為了默認(rèn)存儲引擎偿曙。

也就是說，你執(zhí)行create table建表的時候羔巢，如果不指定引擎類型望忆，默認(rèn)使用的就是InnoDB。
不過朵纷，你也可以通過指定存儲引擎的類型來選擇別的引擎炭臭，比如在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)存取方式不同袍辞，支持的功能也不同鞋仍。

從圖中不難看出，不同的存儲引擎共用一個Server層搅吁，也就是從連接器到執(zhí)行器的部分威创。你可以先對每個組件的名字有個印象，接下來我會結(jié)合開頭提到的那條SQL語句谎懦，帶你走一遍整個執(zhí)行流程肚豺，依次看下每個組件的作用。

1.連接器

第一步界拦，你會先連接到這個數(shù)據(jù)庫上吸申，這時候接待你的就是連接器。連接器負(fù)責(zé)跟客戶端建立連接、獲取權(quán)限截碴、維持和管理連接梳侨。

連接命令一般是這么寫的：mysql -h$ip -P$port -u$user -p

輸完命令之后，你就需要在交互對話里面輸入密碼日丹。雖然密碼也可以直接跟在-p后面寫在命令行中走哺，但這樣可能會導(dǎo)致你的密碼泄露。如果你連的是生產(chǎn)服務(wù)器哲虾，強烈建議你不要這么做丙躏。

連接命令中的mysql是客戶端工具，用來跟服務(wù)端建立連接束凑。在完成經(jīng)典的TCP握手后晒旅，連接器就要開始認(rèn)證你的身份，這個時候用的就是你輸入的用戶名和密碼汪诉。

• 如果用戶名或密碼不對敢朱，你就會收到一個"Access denied for user"的錯誤，然后客戶端程序結(jié)束執(zhí)行摩瞎。
• 如果用戶名密碼認(rèn)證通過拴签，連接器會到權(quán)限表里面查出你擁有的權(quán)限。之后旗们，這個連接里面的權(quán)限判斷邏輯蚓哩，都將依賴于此時讀到的權(quán)限。

這就意味著上渴，一個用戶成功建立連接后岸梨，即使你用管理員賬號對這個用戶的權(quán)限做了修改，也不會影響已經(jīng)存在連接的權(quán)限稠氮。修改完成后曹阔，只有再新建的連接才會使用新的權(quán)限設(shè)置。

連接完成后隔披，如果你沒有后續(xù)的動作赃份，這個連接就處于空閑狀態(tài)，你可以在show processlist命令中看到它奢米。文本中這個圖是show processlist的結(jié)果抓韩，其中的Command列顯示為“Sleep”的這一行，就表示現(xiàn)在系統(tǒng)里面有一個空閑連接鬓长。

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客戶端如果太長時間沒動靜谒拴，連接器就會自動將它斷開。這個時間是由參數(shù)wait_timeout控制的涉波，默認(rèn)值是8小時英上。

如果在連接被斷開之后炭序，客戶端再次發(fā)送請求的話，就會收到一個錯誤提醒： Lost connection to MySQL server during query苍日。這時候如果你要繼續(xù)少态，就需要重連，然后再執(zhí)行請求了易遣。

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

建立連接的過程通常是比較復(fù)雜的，所以我建議你在使用中要盡量減少建立連接的動作炮温，也就是盡量使用長連接火脉。

但是全部使用長連接后，你可能會發(fā)現(xiàn)柒啤，有些時候MySQL占用內(nèi)存漲得特別快倦挂，這是因為MySQL在執(zhí)行過程中臨時使用的內(nèi)存是管理在連接對象里面的。
這些資源會在連接斷開的時候才釋放担巩。所以如果長連接累積下來方援，可能導(dǎo)致內(nèi)存占用太大，被系統(tǒng)強行殺掉（OOM）涛癌，從現(xiàn)象看就是MySQL異常重啟了犯戏。

怎么解決這個問題呢？你可以考慮以下兩種方案拳话。

1.定期斷開長連接先匪。使用一段時間，或者程序里面判斷執(zhí)行過一個占用內(nèi)存的大查詢后弃衍，斷開連接呀非，之后要查詢再重連。

2.如果你用的是MySQL 5.7或更新版本镜盯，可以在每次執(zhí)行一個比較大的操作后姜钳，通過執(zhí)行 mysql_reset_connection來重新初始化連接資源。這個過程不需要重連和重新做權(quán)限驗證形耗，但是會將連接恢復(fù)到剛剛創(chuàng)建完時的狀態(tài)哥桥。

2.查詢緩存

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

MySQL拿到一個查詢請求后判呕，會先到查詢緩存看看，之前是不是執(zhí)行過這條語句送滞。之前執(zhí)行過的語句及其結(jié)果可能會以key-value對的形式侠草，被直接緩存在內(nèi)存中。key是查詢的語句犁嗅，value是查詢的結(jié)果边涕。如果你的查詢能夠直接在這個緩存中找到key，那么這個value就會被直接返回給客戶端褂微。

如果語句不在查詢緩存中功蜓，就會繼續(xù)后面的執(zhí)行階段。執(zhí)行完成后宠蚂，執(zhí)行結(jié)果會被存入查詢緩存中式撼。你可以看到，如果查詢命中緩存求厕，MySQL不需要執(zhí)行后面的復(fù)雜操作著隆，就可以直接返回結(jié)果，這個效率會很高呀癣。

但是大多數(shù)情況下我會建議你不要使用查詢緩存美浦，為什么呢？因為查詢緩存往往弊大于利项栏。

查詢緩存的失效非常頻繁抵代，只要有對一個表的更新，這個表上所有的查詢緩存都會被清空忘嫉。因此很可能你費勁地把結(jié)果存起來荤牍，還沒使用呢，就被一個更新全清空了庆冕。對于更新壓力大的數(shù)據(jù)庫來說康吵，查詢緩存的命中率會非常低。除非你的業(yè)務(wù)就是有一張靜態(tài)表访递，很長時間才會更新一次晦嵌。比如，一個系統(tǒng)配置表拷姿，那這張表上的查詢才適合使用查詢緩存惭载。

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响巢，這樣對于默認(rèn)的SQL語句都不使用查詢緩存描滔。而對于你確定要使用查詢緩存的語句，可以用SQL_CACHE顯式指定踪古。
像下面這個語句一樣：mysql>: select * from user where id = 10;

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

3.分析器

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

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

MySQL從你輸入的"select"這個關(guān)鍵字識別出來只泼，這是一個查詢語句。它也要把字符串“user”識別成“表名user”卵洗，把字符串“ID”識別成“列ID”请唱。

做完了這些識別以后，就要做“語法分析”过蹂。根據(jù)詞法分析的結(jié)果十绑，語法分析器會根據(jù)語法規(guī)則，判斷你輸入的這個SQL語句是否滿足MySQL語法酷勺。

如果你的語句不對本橙，就會收到“You have an error in your SQL syntax”的錯誤提醒，比如下面這個語句select少打了開頭的字母“s”脆诉。

mysql> elect * from user where 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 'elect * from user where ID=1' at line 1

一般語法錯誤會提示第一個出現(xiàn)錯誤的位置甚亭，所以你要關(guān)注的是緊接“use near”的內(nèi)容。

4.優(yōu)化器

經(jīng)過了分析器击胜，MySQL就知道你要做什么了亏狰。在開始執(zhí)行之前，還要先經(jīng)過優(yōu)化器的處理偶摔。

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

mysql> select * from user1 join uesr2 using(ID)  where uesr1.c=10 and user2.d=20;

• 既可以先從表user1里面取出c=10的記錄的ID值宫仗，再根據(jù)ID值關(guān)聯(lián)到表user2够挂，再判斷user2里面d的值是否等于20。
• 也可以先從表user2里面取出d=20的記錄的ID值藕夫，再根據(jù)ID值關(guān)聯(lián)到表user1下硕，再判斷t1里面c的值是否等于10丁逝。

這兩種執(zhí)行方法的邏輯結(jié)果是一樣的，但是執(zhí)行的效率會有不同梭姓，而優(yōu)化器的作用就是決定選擇使用哪一個方案霜幼。

優(yōu)化器階段完成后，這個語句的執(zhí)行方案就確定下來了誉尖，然后進(jìn)入執(zhí)行器階段罪既。如果你還有一些疑問，比如優(yōu)化器是怎么選擇索引的铡恕，有沒有可能選擇錯等等琢感，沒關(guān)系，我會在后面的文章中單獨展開說明優(yōu)化器的內(nèi)容探熔。

5.執(zhí)行器

MySQL通過分析器知道了你要做什么驹针，通過優(yōu)化器知道了該怎么做，于是就進(jìn)入了執(zhí)行器階段诀艰，開始執(zhí)行語句柬甥。
開始執(zhí)行的時候，要先判斷一下你對這個表user有沒有執(zhí)行查詢的權(quán)限其垄，如果沒有苛蒲，就會返回沒有權(quán)限的錯誤，如下所示(在工程實現(xiàn)上绿满，如果命中查詢緩存臂外，會在查詢緩存放回結(jié)果的時候，做權(quán)限驗證喇颁。查詢也會在優(yōu)化器之前調(diào)用precheck驗證權(quán)限)漏健。
mysql> select * from user where ID=10;

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

如果有權(quán)限，就打開表繼續(xù)執(zhí)行橘霎。打開表的時候漾肮，執(zhí)行器就會根據(jù)表的引擎定義，去使用這個引擎提供的接口
比如我們這個例子中的表user中茎毁，ID字段沒有索引克懊，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user表的第一行，判斷ID值是不是10七蜘，如果不是則跳過谭溉，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”橡卤，重復(fù)相同的判斷邏輯扮念，直到取到這個user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)果集返回給客戶端碧库。

至此柜与，這個語句就執(zhí)行完成了巧勤。

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

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

在有些場景下延曙，執(zhí)行器調(diào)用一次，在引擎內(nèi)部則掃描了多行亡哄，因此引擎掃描行數(shù)跟rows_examined并不是完全相同的枝缔。我們后面會專門有一篇文章來講存儲引擎的內(nèi)部機(jī)制，里面會有詳細(xì)的說明蚊惯。

6.小結(jié)

本文介紹了MySQL的邏輯架構(gòu)愿卸，讓你對一個SQL語句完整執(zhí)行流程的各個階段有了一個初步的印象。

7.問題回顧

如果表user中沒有字段k拣挪，而你執(zhí)行了這個語句 select * from user where k=1, 那肯定是會報“不存在這個列”的錯誤： “Unknown column ‘k’ in ‘where clause’”擦酌。你覺得這個錯誤是在我上面提到的哪個階段報出來的呢俱诸？