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面试官：MySQL 是如何执行一条查询语句的？

来源：SegmentFault

时间：2023-01-11 14:04:17 110浏览收藏

大家好，今天本人给大家带来文章《面试官：MySQL 是如何执行一条查询语句的？》，文中内容主要涉及到MySQL、Java，如果你对数据库方面的知识点感兴趣，那就请各位朋友继续看下去吧~希望能真正帮到你们，谢谢！

对于一个开发工程师来说，了解一下 MySQL 是如何执行一条查询语句的，我想是非常有必要的。

首先我们要了解一下MYSQL的体系架构是什么样子的？然后再来聊聊一条查询语句的执行流程是如何？

MYSQL体系结构

先看一张架构图，如下：

模块详解

```
select name from user where id=1 and age>20; 
```
首先咱们先来看一张图，接下来的过程都是基于这张图来讲的：
连接
程序或者工具要操作数据库，第一步要跟数据库建立连接。
在数据库中有两种连接:
- 短连接：短连接就是操作完毕以后，马上 close 掉。
- 长连接：长连接可以保持打开，减少服务端创建和释放连接的消耗，后面的程序访问的时候还可以使用这个连接。
建立连接是比较麻烦的，首先要发送请求，发送了请求要去验证账号密码，验证完了要去看你所拥有的权限，所以在使用过程中，尽量使用长连接。
保持长连接会消耗内存。长时间不活动的连接，MySQL 服务器会断开。可以使用sql语句查看默认时间：
```
show global variables like 'wait_timeout';
```
这个时间是由 wait_timeout 来控制的，默认都是 28800 秒，8 小时。
查询缓存
MySQL 内部自带了一个缓存模块。执行相同的查询之后我们发现缓存没有生效，为什么？MySQL 的缓存默认是关闭的。
```
show variables like 'query_cache%';
```
默认关闭的意思就是不推荐使用，为什么 MySQL 不推荐使用它自带的缓存呢？
主要是因为 MySQL 自带的缓存的应用场景有限：
第一个是它要求 SQL 语句必须一模一样，中间多一个空格，字母大小写不同都被认为是不同的的 SQL。
第二个是表里面任何一条数据发生变化的时候，这张表所有缓存都会失效，所以对于有大量数据更新的应用，也不适合。
所以缓存还是交给 ORM 框架（比如 MyBatis 默认开启了一级缓存），或者独立的缓存服务，比如 Redis 来处理更合适。
在 MySQL 8.0 中，查询缓存已经被移除了。
语法解析和预处理
为什么一条 SQL 语句能够被识别呢？假如随便执行一个字符串 hello，服务器报了一个 1064 的错：
```
show status like 'Last_query_cost';
```
MySQL 的优化器能处理哪些优化类型呢？
举两个简单的例子：
1、当我们对多张表进行关联查询的时候，以哪个表的数据作为基准表。
2、有多个索引可以使用的时候，选择哪个索引。
实际上，对于每一种数据库来说，优化器的模块都是必不可少的，他们通过复杂的算法实现尽可能优化查询效率的目标。但是优化器也不是万能的，并不是再垃圾的 SQL 语句都能自动优化，也不是每次都能选择到最优的执行计划，大家在编写 SQL 语句的时候还是要注意。
执行计划
优化器最终会把解析树变成一个执行计划（execution_plans），执行计划是一个数据结构。当然，这个执行计划不一定是最优的执行计划，因为 MySQL 也有可能覆盖不到所有的执行计划。
我们怎么查看 MySQL 的执行计划呢？比如多张表关联查询，先查询哪张表？在执行查询的时候可能用到哪些索引，实际上用到了什么索引？
MySQL 提供了一个执行计划的工具。我们在 SQL 语句前面加上 EXPLAIN，就可以看到执行计划的信息。
```
EXPLAIN select name from user where id=1;
```
存储引擎
在介绍存储引擎先来问两个问题：
1、从逻辑的角度来说，我们的数据是放在哪里的，或者说放在一个什么结构里面？
2、执行计划在哪里执行？是谁去执行？
存储引擎基本介绍
在关系型数据库里面，数据是放在表 Table 里面的。我们可以把这个表理解成 Excel 电子表格的形式。所以我们的表在存储数据的同时，还要组织数据的存储结构，这个存储结构就是由我们的存储引擎决定的，所以我们也可以把存储引擎叫做表类型。
在 MySQL 里面，支持多种存储引擎，他们是可以替换的，所以叫做插件式的存储引擎。为什么要支持这么多存储引擎呢？一种还不够用吗？
在 MySQL 里面，每一张表都可以指定它的存储引擎，而不是一个数据库只能使用一个存储引擎。存储引擎的使用是以表为单位的。而且，创建表之后还可以修改存储引擎。
如何选择存储引擎？
- 如果对数据一致性要求比较高，需要事务支持，可以选择 InnoDB。
- 如果数据查询多更新少，对查询性能要求比较高，可以选择 MyISAM。
- 如果需要一个用于查询的临时表，可以选择 Memory。
- 如果所有的存储引擎都不能满足你的需求，并且技术能力足够，可以根据官网内部手册用 C 语言开发一个存储引擎。（https://dev.mysql.com/doc/int...）
执行引擎
谁使用执行计划去操作存储引擎呢？这就是执行引擎（执行器），它利用存储引擎提供的相应的 API 来完成操作。
为什么我们修改了表的存储引擎，操作方式不需要做任何改变？因为不同功能的存储引擎实现的 API 是相同的。
最后把数据返回给客户端，即使没有结果也要返回。
栗子
还是以上面的sql语句为例，再来梳理一下整个sql执行流程。
```
select name from user where id = 1 and age >20;
```
1. 通过连接器查询当前执行者的角色是否有权限，进行查询。如果有的话，就继续往下走，如果没有的话，就会被拒绝掉，同时报出
```
Access denied for user
```
  的错误信息；
2. 接下来就是去查询缓存，首先看缓存里面有没有，如果有呢，那就没有必要向下走，直接返回给客户端结果就可以了；如果缓存中没有的话，那就去执行语法解析器和预处理模块。（ MySQL 8.0 版本直接将查询缓存的整块功能都给删掉了）
3. 语法解析器和预处理主要是分析sql语句的词法和语法是否正确，没啥问题就会进行下一步，来到查询优化器；
4. 查询优化器就会对sql语句进行一些优化，看哪种方式是最节省开销，就会执行哪种sql语句，上面的sql有两种优化方案：
  - 先查询表 user 中 id 为 1 的人的姓名，然后再从里面找年龄大于 20 岁的。
  - 先查询表 user 中年龄大于 20 岁的所有人，然后再从里面找 id 为 1 的。
5. 优化器决定选择哪个方案之后，执行引擎就去执行了。然后返回给客户端结果。
结语
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