一条SQL查询语句是如何执行的

  • 下面是MySql的基本架构示意图，从图中可以清楚地看到SQL语句在MySQL的各个功能模块中的执行过程。

大体来讲，MySQL可以分为Server层和存储引擎层两部分。

  • Server层

    Server层包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器等，涵盖了MySql的大多数核心服务功能以及所有的内置函数，所有跨存储引擎的功能都在这一层实现，比如存储过程、触发器、视图等。

  • 存储引擎层

    而存储引擎层负责数据的存储与提取。其架构模式是插件式的，支持InnoDB、MyISAM、Memory等多个存储引擎，默认的是InnoDB。可以在建表的时候使用engine = memory来指定存储引擎

连接器

第一步，你会先连接到这个数据库上。连接器负责与客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。在完成经典的TCP握手之后，连接器就要开始验证你的身份了。如果用户名或密码不对，你就会收到“Access denied for user错误”;如果验证通过，连接器会到权限表中查出你拥有的权限（这意味着，一个用户建立连接后，即使你用管理员账号对这个用户权限修改，也不会影响已经存在连接的权限）。

  • 连接成功后，如果你没有后续动作，这个连接就处于空闲状态，你可以用show processlist命令看到他。

  • 如果客户端太长时间没动静，连接器就会自动断开连接，这个时间是由参数wait_timeout控制的，默认值是八小时

  • 长连接与短链接

    在数据库中，长连接是指连接成功后，如果客户端持续有请求，则一直使用同一个连接。短连接则是指每次执行完很少的几次查询就断开连接，下次查询再新建一个。因为建立连接的过程通常是比较复杂的，所以建议尽量使用长连接。但是全部使用长连接，有时候MySQL占用内存涨的特别快，这是因为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。这些资源在连接断开的时候才释放。所以如果长连接积累下来，可能导致内存占用太大，被系统强行杀掉，从现象来看就算MySQL异常重启

  • 解决方法

1、定期断开长链接。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、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验证权限，但是会将连接恢复到刚刚创建完时的状态。

查询缓存

建立连接之后，MySQL拿到一个查询请求后，会先到查询缓存中看之前是否执行过这条语句，如果查询缓存命中，则查询结果返回给客户端；如果查询缓存不明中，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。

  • 大多数情况下不建议使用查询缓存

如果缓存命中，MySQL不需要执行后面的复杂操作，就可以直接返回结果，效率很高。但是查询缓存失效非常频繁，只要有对一个表的更新，这个表的所有查询缓存都会被清空，因此可能你费力地把结果存起来，还没使用呢，就被一个更新全清空了。除非你的业务是一张静态表，很长时间才会更新一次。

  • 可以通过将参数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通过SQL_CACHE显示指定，比如：
select SQL_CACHE * FROM T;

注:MySQL8.0直接将查询缓存的整块功能删掉了。

分析器

  • 如果没有命中缓存，那么就要开始真正的执行语句了。

  • 词法分析

    分析器会先做“词法分析”。你输入的是由多个字符串和空格组成的一条SQL语句，MySQL需要识别出里面的字符串分别是什么，代表什么。

  • 语法分析

    做完识别之后，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是否满足MySQL语法。

优化器

  • 经过分析器，MySQL就知道你要做什么了。在开始执行之前，还要经过优化器的处理。

优化器是在表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引；或者在一个语句中有多表关联的时候，决定各个表的连接顺序。优化器阶段完成后，这个语句的执行方案就确定下来了，就如执行器阶段。

执行器

  • 开始执行的时候，会首先判断你对这个表有没有查询的权限，如果没有则返回没有权限的错误。

  • 如果由权限，则打开表继续执行。打开表的时候，执行器会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口。

  • 比如下面这条SQL语句执行器执行流程是这样的:
select * from T where ID = 10; --ID字段没有索引

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，重复相应的判断逻辑，直到取到最后一行
3、 执行器将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。

对于有索引的表，执行逻辑也差不多。第一次调用的是“取满足条件的第一行”这个借口，之后循环取“满足条件的下一行”这个接口，这些接口都是在引擎中已经定义好的。