面试官说道，小伙子耗子尾汁，查询SQL的执行流程难道都不知道吗？

前言

最近朋友小王正在找工作，然后有一个面试官问他知不知道 “查询SQL具体的执行流程” 。

小王说不知道呀，然后面试官直接对小王说：小伙子 耗子尾汁(好自为之) ，怎么连这么简单的都不知道呢？

小王听后脱口而出：哼！面试官你 不讲武德 ，不按套路出牌呀，你应该问问索引相关的知识呀，这个我倍清楚。

在听完小王描述后，自己也在脑海中搜了搜这个知识点，可怜的是我的知识库里也没找到相关内容，然后就去面壁思过了，随后本文就诞生了。

注意：本文主要以 MySql 为例；说到了MySql了，然后再唠叨下现在使用十分普遍的MySql的姊妹数据库 MariaDB 。

MariaDB 是个什么东东呢？

MySql被Oracle收购后，MySql的创始人担心MySql数据库发展的未来(开发缓慢、封闭、可能会被闭源)，于是创建了一个分支MariaDB，默认使用全新的Maria存储引擎，它是原来Mysql中的 MyISAM 存储引擎的升级版。

本文主线：

①、MySql的整体架构描述；

②、Server层各节点描述；

③、InnoDB存储引擎描述；

MySql架构描述

咱啥也先不说，先贴上一张摘抄自网上的大图：

上面这张图描述的清不清晰呢？不清晰，那别着急，咱再贴一张：

Server服务层描述：

通过上面的架构图可以得知，Server层中主要由 连接器、查询缓存、解析器/分析器、优化器、执行器 几部分组成的，下面将主要描述下这几部分。

连接器

客户端想要对数据库进行操作时，前提是与数据库建立好连接；而连接器就是用来负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接的。

连接方式：

MySQL既支持短连接，也支持长连接。短连接就是操作完毕后，马上close关掉。

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。 一般我们会在连接池中使用长连接。

长连接使用时的注意事项：

客户端与服务器建立长连接，默认有效时间是 8小时 ，超过8小时MySql服务器就会将连接断开了，那么客户端再次请求的话，就会报 连接已断开的问题 ；

并且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。那这个8小时的超时时间怎么查看呢？

-- 非交互式超时时间，如 JDBC 程序
show global variables like 'wait_timeout';  

-- 交互式超时时间，如数据库工具
show global variables like' interactive_timeout';

执行后得到下图结果：默认都是28800秒，8小时。

一般项目中使用的连接池中的连接都是长连接的；（例如：druid、c3p0、dbcp等）

举个例子，说明下长连接超时断开导致的实际问题：

某个朋友的公司有个管理系统，这个系统使用的时Mysql,但是他最近遇到了一个问题：就是系统明明前天是好用的，但是第二天去到公司后就打不开了，只要将系统重启就好了，一时间不知道什么原因，什么鬼嘛，苦恼？

最后通过查看日志才发现是连接池中的连接都断开了，因为从前天到第二天上班这之间隔得时间超过了8小时了。唉，这么个小知识点导致好几天的困惑，实在不该呀，还是知识掌握的不全面呀。

好了，现在也找到问题原因了，但是它该怎么解决呢？

长连接超时断开的解决方案：

①、定期断开长连接。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、如果你用的是 MySQL 5.7 或更新版本，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做权限验证，但是会将连接恢复到刚刚创建完时的状态。

查询缓存

MySQL缓存是默认关闭的，也就是说不推荐使用缓存，为什么呢？

MySql为什么默认不开启缓存呢？

主要是由于它的使用场景限制的：

①、先说下缓存中数据存储格式：key（sql语句）-value（数据值）；所以如果SQL语句（key）只要存在一点不同之处就会直接进行数据库查询了；

②、由于表中的数据不是一成不变的，大多数是经常变化的，而当数据库中的数据变化了，那么相应的与此表相关的缓存数据就需要移除掉；

需要注意的是， MySQL 8.0 版本直接将查询缓存的整块功能删掉了，也就是说8.0开始彻底没有这个功能了。

分析器

分析器的工作主要是对要执行的SQL语句进行解析，最终得到抽象语法书，然后再使用预处理器判断抽象语法树中的表是否存在，如果存在的话，在接着判断select投影列字段是否在表中存在等。

词法分析

词法分析用于将SQL拆解为不可再分的原子符号，称为Token。并根据不同数据库方言所提供的字典，将其归类为关键字，表达式，字面量和操作符。

语法分析

语法分析就是根据词法分析拆解出来的Token（原子符号）将SQL语句转换为抽象语法树。下面就直接举例说明，看一个SQL它的抽象语法书到底长神魔样：

SQL语句：

SELECT id, name FROM t_user WHERE status = 'ACTIVE' AND age > 18

然后上面的SQL语句经过词法分析、语法分析后得到的抽象语法书如下：

图片摘自：https://shardingsphere.apache.org/document/legacy/3.x/document/cn/features/sharding/principle/parse/

注意，为了便于理解，抽象语法树中的关键字的Token用绿色表示，变量的Token用红色表示，灰色表示需要进一步拆分。

预处理器

预处理是用来对生成的 抽象语法树 进行语义校验，语义校验就是对查询的表、select投影列字段进行校验，判断表、字段是否存在等；

优化器

优化器的作用：主要是将SQL经过词法解析/语法解析后得到的语法树，通过MySQL的数据字典和统计信息的内容，经过 一系列运算 ，从而得出一个 执行计划 。

在优化过程中，经过的一系列运算是什么呢？下面简单说下：

①、逻辑变换：例如SQL的where条件中存在 8>9，那逻辑转换就是将语法树中存在的这种常量表达式直接进行化简，化简为 false；除了化简还有常量表达式计算等。

②、代价优化：就是通过付出一些数据统计分析的代价，来得到这个SQL执行是否可以走索引，以及走哪些索引；除此之外，在多表关联查询中，确定最终表join的顺序等；

在分析是否走索引查询时，是通过进行 动态数据采样统计分析 出来；只要是统计分析出来的，那就可能会存在分析错误的情况，所以在SQL执行不走索引时，也要考虑到这方面的因素。

MySql执行计划怎么查看呢？

在执行的SQL语句前添加上 explain 关键字即可；

扩展： Oracle怎么查看执行计划？参考此文章 Oracle通过执行计划查看查询语句是否使用索引

执行器

MySQL 通过分析器知道了你要做什么，通过优化器知道了该怎么做，于是就进入了执行器阶段，开始执行语句。开始执行的时候，要先判断一下建立连接的对象对这个表有没有执行操作的权限，如果没有，就会返回没有权限的错误；如果有，就按照生成的执行计划进行执行。

通过文章最开始的架构图可知，执行器下面连接的就是存储引擎了，执行器就是通过调用存储引擎提供的API接口进行调用操作数据的。

存储引擎描述

存储引擎是对底层物理数据执行实际操作的组件，为Server服务器层提供各种操作数据的 API。MySQL 支持插件式的存储引擎，包括 InnoDB 、MyISAM、Memory 等。一般情况下，MySQL默认使用的存储引擎是 InnoDB 。

InnoDB 存储引擎支持的功能总览

扩展

InnoDB存储引擎深入学习，啥也不说了，先贴上其整体架构图：如下图所示，InnoDB存储引擎整体分为内存架构（Memory Structures）和磁盘架构（Disk Structures）。

如果想深入学习，请参考此文章你居然还不知道Mysql存储引擎InnoDB分为内存架构、磁盘架构？

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参考资料

①、查询sql的执行过程及MySQL架构分析

②、执行SQL查询语句时,其底层到底经历了什么?

前言