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MySQL在我們的開發(fā)中基本每天都要面對的，作為開發(fā)中的數(shù)據(jù)的來源，MySQL承擔(dān)者存儲數(shù)據(jù)和讀寫數(shù)據(jù)的職責(zé)。因為學(xué)習(xí)和了解MySQL是至關(guān)重要的，那么當(dāng)我們在客戶端發(fā)起一個SQL到出現(xiàn)詳細(xì)的查詢數(shù)據(jù)，這其中究竟經(jīng)歷了什么樣的過程？MySQL服務(wù)端是如何處理請求的，又是如何執(zhí)行SQL語句的？本篇博客將來探討這些問題。

MySQL執(zhí)行過程

MySQL整體的執(zhí)行過程如下圖所示：

連接器

連接器的主要職責(zé)就是：

1、負(fù)責(zé)與客戶端的通信，是半雙工模式，這就意味著某一固定時刻只能由客戶端向服務(wù)器請求或者服務(wù)器向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，而不能同時進(jìn)行，其中MySQL在與客戶端連接TC/IP的。

2、驗證請求用戶的賬戶和密碼是否正確，如果賬戶和密碼錯誤，會報錯：Access denied for user 'root'@'localhost' (using password: YES)

3、如果用戶的賬戶和密碼驗證通過，會在MySQL自帶的權(quán)限表中查詢當(dāng)前用戶的權(quán)限。

MySQL中存在4個控制權(quán)限的表，分別為user表，db表，tables_priv表，columns_priv表：

user表：存放用戶賬戶信息以及全局級別（所有數(shù)據(jù)庫）權(quán)限，決定了來自哪些主機的哪些用戶可以訪問數(shù)據(jù)庫實例
db表：存放數(shù)據(jù)庫級別的權(quán)限，決定了來自哪些主機的哪些用戶可以訪問此數(shù)據(jù)庫
tables_priv表：存放表級別的權(quán)限，決定了來自哪些主機的哪些用戶可以訪問數(shù)據(jù)庫的這個表
columns_priv表：存放列級別的權(quán)限，決定了來自哪些主機的哪些用戶可以訪問數(shù)據(jù)庫表的這個字段

MySQL權(quán)限表的驗證過程為：

1、先從user表中的Host，User，Password這3個字段中判斷連接的IP、用戶名、密碼是否存在，存在則通過驗證。

2、通過身份認(rèn)證后，進(jìn)行權(quán)限分配，按照user，db，tables_priv，columns_priv的順序進(jìn)行驗證。即先檢查全局權(quán)限表user，如果user中對應(yīng)的權(quán)限為Y，則此用戶對所有數(shù)據(jù)庫的權(quán)限都為Y，將不再檢查db，tables_priv，columns_priv；如果為N，則到db表中檢查此用戶對應(yīng)的具體數(shù)據(jù)庫，并得到db中為Y的權(quán)限；如果db中為N，則檢查tables_priv中此數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的具體表，取得表中的權(quán)限Y，以此類推。

3、如果在任何一個過程中權(quán)限驗證不通過，都會報錯。

緩存

MySQL的緩存主要的作用是為了提升查詢的效率，緩存以key和value的哈希表形式存儲，key是具體的SQL語句，value是結(jié)果的集合。如果無法命中緩存，就繼續(xù)走到分析器的這一步，如果命中緩存就直接返回給客戶端。不過需要注意的是在MySQL的8.0版本以后，緩存被官方刪除掉了。之所以刪除掉，是因為查詢緩存的失效非常頻繁，如果在一個寫多讀少的環(huán)境中，緩存會頻繁的新增和失效。對于某些更新壓力大的數(shù)據(jù)庫來說，查詢緩存的命中率會非常低，MySQL為了維護(hù)緩存可能會出現(xiàn)一定的伸縮性的問題，目前在5.6的版本中已經(jīng)默認(rèn)關(guān)閉了，比較推薦的一種做法是將緩存放在客戶端，性能大概會提升5倍左右。

分析器

分析器的主要作用是將客戶端發(fā)過來的SQL語句進(jìn)行分析，這將包括預(yù)處理與解析過程，在這個階段會解析SQL語句的語義，并進(jìn)行關(guān)鍵詞和非關(guān)鍵詞進(jìn)行提取、解析，并組成一個解析樹。具體的關(guān)鍵詞包括不限定于以下：select/update/delete/or/in/where/group by/having/count/limit等。如果分析到語法錯誤，會直接給客戶端拋出異常：“ERROR:You have an error in your SQL syntax.”。

比如：select * from user where userId =1234;

在分析器中就通過語義規(guī)則器將select from where這些關(guān)鍵詞提取和匹配出來，MySQL會自動判斷關(guān)鍵詞和非關(guān)鍵詞，將用戶的匹配字段和自定義語句識別出來。這個階段也會做一些校驗：比如校驗當(dāng)前數(shù)據(jù)庫是否存在user表，同時假如user表中不存在userId這個字段同樣會報錯：“unknown column in field list.”。

優(yōu)化器

能夠進(jìn)入到優(yōu)化器階段表示SQL是符合MySQL的標(biāo)準(zhǔn)語義規(guī)則的并且可以執(zhí)行的，此階段主要是進(jìn)行SQL語句的優(yōu)化，會根據(jù)執(zhí)行計劃進(jìn)行最優(yōu)的選擇，匹配合適的索引，選擇最佳的執(zhí)行方案。比如一個典型的例子是這樣的：

表T，對A、B、C列建立聯(lián)合索引，在進(jìn)行查詢的時候，當(dāng)SQL查詢到的結(jié)果是：select xx where B=x and A=x and C=x，很多人會以為是用不到索引的，但其實會用到，雖然索引必須符合最左原則才能使用，但是本質(zhì)上，優(yōu)化器會自動將這條SQL優(yōu)化為：where A=x and B=x and C=X，這種優(yōu)化會為了底層能夠匹配到索引，同時在這個階段是自動按照執(zhí)行計劃進(jìn)行預(yù)處理，MySQL會計算各個執(zhí)行方法的最佳時間，最終確定一條執(zhí)行的SQL交給最后的執(zhí)行器。

執(zhí)行器

在執(zhí)行器的階段，此時會調(diào)用存儲引擎的API，API會調(diào)用存儲引擎，主要有一下存儲的引擎，不過常用的還是myisam和innodb：

引擎以前的名字叫做：表處理器（其實這個名字我覺得更能表達(dá)它存在的意義）負(fù)責(zé)對具體的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行操作，對SQL的語義比如select或者update進(jìn)行分析，執(zhí)行具體的操作。在執(zhí)行完以后會將具體的操作記錄到binlog中，需要注意的一點是：select不會記錄到binlog中，只有update/delete/insert才會記錄到binlog中。而update會采用兩階段提交的方式，記錄都redolog中。

執(zhí)行的狀態(tài)

可以通過命令：show full processlist，展示所有的處理進(jìn)程，主要包含了以下的狀態(tài)，表示服務(wù)器處理客戶端的狀態(tài)，狀態(tài)包含了從客戶端發(fā)起請求到后臺服務(wù)器處理的過程，包括加鎖的過程、統(tǒng)計存儲引擎的信息，排序數(shù)據(jù)、搜索中間表、發(fā)送數(shù)據(jù)等。囊括了所有的MySQL的所有狀態(tài),其中具體的含義如下圖：

SQL的執(zhí)行順序

事實上，SQL并不是按照我們的書寫順序來從前往后、左往右依次執(zhí)行的，它是按照固定的順序解析的，主要的作用就是從上一個階段的執(zhí)行返回結(jié)果來提供給下一階段使用，SQL在執(zhí)行的過程中會有不同的臨時中間表，一般是按照如下順序：

例子：select distinct s.id from T t join S s on t.id=s.id where t.name="Yrion" group by t.mobile having count(*)>2 order by s.create_time limit 5;

from

第一步就是選擇出from關(guān)鍵詞后面跟的表，這也是SQL執(zhí)行的第一步：表示要從數(shù)據(jù)庫中執(zhí)行哪張表。

實例說明：在這個例子中就是首先從數(shù)據(jù)庫中找到表T。

join on

join是表示要關(guān)聯(lián)的表，on是連接的條件。通過from和join on選擇出需要執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫表T和S，產(chǎn)生笛卡爾積，生成T和S合并的臨時中間表Temp1。on：確定表的綁定關(guān)系，通過on產(chǎn)生臨時中間表Temp2。

實例說明：找到表S，生成臨時中間表Temp1，然后找到表T的id和S的id相同的部分組成成表Temp2，Temp2里面包含著T和Sid相等的所有數(shù)據(jù)。

where

where表示篩選，根據(jù)where后面的條件進(jìn)行過濾，按照指定的字段的值（如果有and連接符會進(jìn)行聯(lián)合篩選）從臨時中間表Temp2中篩選需要的數(shù)據(jù)，注意如果在此階段找不到數(shù)據(jù)，會直接返回客戶端，不會往下進(jìn)行。這個過程會生成一個臨時中間表Temp3。注意：在where中不可以使用聚合函數(shù)，聚合函數(shù)主要是（min\max\count\sum等函數(shù)）。

實例說明：在temp2臨時表集合中找到T表的name="Yrion"的數(shù)據(jù)，找到數(shù)據(jù)后會成臨時中間表Temp3，T。emp3里包含name列為"Yrion"的所有表數(shù)據(jù)。

group by

group by是進(jìn)行分組，對where條件過濾后的臨時表Temp3按照固定的字段進(jìn)行分組，產(chǎn)生臨時中間表Temp4，這個過程只是數(shù)據(jù)的順序發(fā)生改變，而數(shù)據(jù)總量不會變化，表中的數(shù)據(jù)以組的形式存在。

實例說明：在Temp3表數(shù)據(jù)中對mobile進(jìn)行分組，查找出mobile一樣的數(shù)據(jù)，然后放到一起，產(chǎn)生Temp4臨時表。

Having

對臨時中間表Temp4進(jìn)行聚合，這里可以為count等計數(shù)，然后產(chǎn)生中間表Temp5，在此階段可以使用select中的別名。

實例說明：在Temp4臨時表中找出條數(shù)大于2的數(shù)據(jù)，如果小于2直接被舍棄掉，然后生成臨時中間表Temp5。

select

對分組聚合完的表挑選出需要查詢的數(shù)據(jù)，如果為*會解析為所有數(shù)據(jù)，此時會產(chǎn)生中間表Temp6。

實例說明：在此階段就是對Temp5臨時聚合表中S表中的id進(jìn)行篩選產(chǎn)生Temp6，此時Temp6就只包含有s表的id列數(shù)據(jù)，并且name="Yrion"，通過mobile分組數(shù)量大于2的數(shù)據(jù)。

Distinct

Distinct對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行去重，此時如果有min、max函數(shù)會執(zhí)行字段函數(shù)計算，然后產(chǎn)生臨時表Temp7。

實例說明：此階段對Temp5中的數(shù)據(jù)進(jìn)行去重，引擎API會調(diào)用去重函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的過濾，最終只保留id第一次出現(xiàn)的那條數(shù)據(jù)，然后產(chǎn)生臨時中間表Temp7。

order by

會根據(jù)Temp7進(jìn)行順序排列或者逆序排列，然后插入臨時中間表Temp8，這個過程比較耗費資源。

實例說明：這段會將所有Temp7臨時表中的數(shù)據(jù)按照創(chuàng)建時間（create_time）進(jìn)行排序，這個過程也不會有列或者行損失。

limit

limit對中間表Temp8進(jìn)行分頁，產(chǎn)生臨時中間表Temp9，返回給客戶端。

實例說明：在Temp7中排好序的數(shù)據(jù)，然后取前五條插入到Temp9這個臨時表中，最終返回給客戶端。

PS：實際上這個過程也并不是絕對這樣的，中間MySQL會有部分的優(yōu)化以達(dá)到最佳的優(yōu)化效果，比如在select篩選出找到的數(shù)據(jù)集。

總結(jié)

本篇博客總結(jié)了MySQL的執(zhí)行過程，以及SQL的執(zhí)行順序，理解這些有助于我們對SQL語句進(jìn)行優(yōu)化，以及明白MySQL中的SQL語句從寫出來到最終執(zhí)行的軌跡，有助于我們對SQL有比較深入和細(xì)致的理解，提高我們的數(shù)據(jù)庫理解能力。同時，對于復(fù)雜SQL的執(zhí)行過程、編寫都會有一定程度的意義。

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