簡版執(zhí)行流程圖

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待分析SQL如下：

select * from T where ID=10；

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

大體來說，MySQL 可以分為 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、數(shù)學(xué)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。
而存儲引擎層負(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?，F(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。
也就是說，你執(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。不過，你也可以通過指定存儲引擎的類型來選擇別的引擎，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，支持的功能也不同。
從圖中不難看出，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。

連接器

第一步，你會先連接到這個(gè)數(shù)據(jù)庫上，這時(shí)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、維持和管理連接。 連接命令一般是這么寫的：

mysql -h$ip -P$port -u$user -p

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

• 如果用戶名或密碼不對，你就會收到一個(gè)"Access denied for user"的錯(cuò)誤，然后客戶端程序結(jié)束執(zhí)行。
• 如果用戶名密碼認(rèn)證通過，連接器會到權(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，都將依賴于此時(shí)讀到的權(quán)限。

這就意味著，一個(gè)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)的動作，這個(gè)連接就處于空閑狀態(tài)，你可以在 show processlist 命令中看到它。文本中這個(gè)圖是 show processlist 的結(jié)果，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(gè)空
閑連接。
使用show processlist可以查看當(dāng)前在執(zhí)行的哪些任務(wù)

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客戶端如果太長時(shí)間沒動靜，連接器就會自動將它斷開。這個(gè)時(shí)間是由參數(shù) wait_timeout 控制的，默認(rèn)值是 8 小時(shí)。
如果在連接被斷開之后，客戶端再次發(fā)送請求的話，就會收到一個(gè)錯(cuò)誤提醒： Lost connection to MySQL server during query。這時(shí)候如果你要繼續(xù)，就需要重連，然后再執(zhí)行請求了。
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，也就是盡量使用長連接。但是全部使用長連接后，你可能會發(fā)現(xiàn)，有些時(shí)候 MySQL 占用內(nèi)存漲得特別快，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。這些資源會在連接斷開的時(shí)候才釋放。所以如果長連接累積下來，可能導(dǎo)致內(nèi)存占用太大，被系統(tǒng)強(qiáng)行殺掉（OOM），從現(xiàn)象看就是 MySQL 異常重啟了。
怎么解決這個(gè)問題呢？你可以考慮以下兩種方案。

1. 定期斷開長連接。使用一段時(shí)間，或者程序里面判斷執(zhí)行過一個(gè)占用內(nèi)存的大查詢后，斷開連接，之后要查詢再重連。
2. 如果你用的是 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，但是會將連接恢復(fù)到剛剛創(chuàng)建完時(shí)的狀態(tài)。

查詢緩存

連接建立完成后，你就可以執(zhí)行 select 語句了。執(zhí)行邏輯就會來到第二步：查詢緩存。
MySQL 拿到一個(gè)查詢請求后，會先到查詢緩存看看，之前是不是執(zhí)行過這條語句。之前執(zhí)行過的語句及其結(jié)果可能會以 key-value 對的形式，被直接緩存在內(nèi)存中。key 是查詢的語句hash之后的值，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 就會被直接返回給客戶端。
如果語句不在查詢緩存中，就會繼續(xù)后面的執(zhí)行階段。執(zhí)行完成后，執(zhí)行結(jié)果會被存入查詢緩存中。你可以看到，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)效率會很高。
但是大多數(shù)情況下我會建議你不要使用查詢緩存，為什么呢？因?yàn)椴樵兙彺嫱状笥诶?/strong>
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被清空。因此很可能你費(fèi)勁地把結(jié)果存起來，還沒使用呢，就被一個(gè)更新全清空了。對于更新壓力大的數(shù)據(jù)庫來說，查詢緩存的命中率會非常低。除非你的業(yè)務(wù)就是有一張靜態(tài)表，很長時(shí)間才會更新一次。比如，一個(gè)系統(tǒng)配置表，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，像下面這個(gè)語句
一樣：

select SQL_CACHE * from T where ID=10；

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。

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。
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“T”識別成“表名 T”，把字符串“ID”識別成“列 ID”。
做完了這些識別以后，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 select 少打了開頭的字母“s”。

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 'mysql> elect * from user' at line 1

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

優(yōu)化器

經(jīng)過了分析器，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 t1 join t2 using(ID) where t1.c=10 and t2.d=20;

• 既可以先從表 t1 里面取出 c=10 的記錄的 ID 值，再根據(jù) ID 值關(guān)聯(lián)到表 t2，再判斷 t2 里面 d 的值是否等于20。
• 也可以先從表 t2 里面取出 d=20 的記錄的 ID 值，再根據(jù) ID 值關(guān)聯(lián)到 t1，再判斷 t1 里面 c 的值是否等于 10。

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，而優(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。如果你還有一些疑問，比如優(yōu)化器是怎么選擇索引的，有沒有可能選擇錯(cuò)等等，沒關(guān)系，我會在后面的文章中單獨(dú)展開說明優(yōu)化器的內(nèi)容。

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。查詢也會在優(yōu)化器之前調(diào)用precheck 驗(yàn)證權(quán)限)。

mysql> select * from T where ID=10; 
ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'

如果有權(quán)限，就打開表繼續(xù)執(zhí)行。打開表的時(shí)候，執(zhí)行器就會根據(jù)表的引擎定義，去使用這個(gè)引擎提供的接口。
比如我們這個(gè)例子中的表 T 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 10，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)語句就執(zhí)行完成了。

詳細(xì)執(zhí)行流程圖

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