select语句在MySQL中是怎么执行的

频繁使用的select语句

为了更好地贯穿全文，这里先来列举一个最简单的select查询语句，例如：查询user表中id为1001的用户信息，使用下面的SQL语句进行查询。

select * from user where user_id = 1001;

当我们在MySQL的命令行中输入上述SQL语句时，这条SQL语句到底在MySQL中是如何执行的呢？接下来，我们就以这条SQL语句为例，说说select语句是如何在MySQL中执行的。

MySQL逻辑架构

在介绍select语句在MySQL中的执行流程之前，我们先来看看MySQL的逻辑架构，因为任何SQL语句的执行都离不开MySQL逻辑架构的支撑。也就是说，SQL语句在MySQL中的执行流程与MySQL的逻辑架构是密不可分的。

在上图中，我们简单的画了下MySQL的逻辑架构图，并且给出了逻辑分层和每层中各部分的功能。从逻辑上，我们可以将MySQL粗略地分成三层：Server层、存储引擎层和系统文件层，而Server层中又可以分成网络连接层（连接器）和数据服务层（Server层）。

Server层中包含了连接器、查询缓存、分析器、优化器和执行器等MySQL的核心组成部分，另外，在Server层中还包含了所有的内置函数（比如：日期时间函数、加解密函数、聚合函数、数学函数等），存储引擎、触发器、视图等等。

存储引擎层主要负责和系统文件层进行交互，存储引擎层本身是插件式的架构设计，支持InnoDB、MyISAM、Archive、Memory等存储引擎。在MySQL 5.5.5及以后的版本中，MySQL的默认存储引擎是InnoDB。

系统文件层主要负责存储实际的数据，将数据以文件的形式存储到服务器的磁盘上。

接下来，我们就来说说一条select语句在MySQL的逻辑架构的每一部分到底是如何执行的。 

连接器是如何授权的？

首先，我们先来看看在服务器命令行输入连接MySQL的命令时，MySQL的连接器是如何进行验证的。比如，我们在服务器的命令行输入了如下命令。

mysql -ubinghe -p

执行“回车”后，输入binghe账户的密码，与MySQL进行连接。此时，连接的过程需要完成经典的TCP握手操作（有关TCP的握手相关的知识，小伙伴们可以参考《【面经】面试官：讲讲七层网络模型与TCP三次握手与四次断开？》）。之后，连接器就开始认证连接的身份是否合法，最直接的就是验证用户名和密码是否正确。

如果用户名或者密码错误，MySQL会提示 Access denied for user。如果用户名和密码正确，则连接器会到MySQL的权限表中查询当前连接拥有的权限。查询到权限之后，只要这个连接没有断开，则这个连接涉及到的权限操作都会依赖此时查询到的权限。

换句话说，一个用户登录MySQL并成功连接MySQL后，哪怕是管理员对当前用户的权限进行了修改操作，此时只要这个用户没有断开MySQL的连接，就不会受到管理修改权限的影响。管理员修改权限后，只有对新建的连接起作用。

如果客户端连接MySQL后，长时间没有执行任何操作，则连接器会自动断开与这个客户端的连接。具体多长时间断开是由MySQL的参数wait_timeout控制的，这个值默认是8小时。我们可以根据实际业务需要，自行调整这个参数的值，以使MySQL能够满足我们的实际业务场景。

由于客户端与MySQL的连接是比较复杂的，这个过程也是比较耗时的，它会涉及TCP的握手操作，还会查询当前连接的权限信息等。往往在实际的工作过程中，我们会使用数据库连接池的方式，将数据库的连接缓存起来，这就意味着我们是使用长连接与MySQL进行交互的。

但是使用长连接连接MySQL也会有一个问题：那就是有时候会发现MySQL占用的内存涨得特别快，这是因为MySQL在执行的过程中，使用的临时内存是在连接对象里面进行管理的。这些占用的资源只有在连接断开的时候，才会被释放。如果连接长时间不释放，就会出现大量的临时内存占用内存空间。如果时间久了，可能会导致占用过多的内存，从而被操作系统“消灭”了，给人的感觉就是MySQL意外重启了。

我们可以使用如下的方案来解决这个问题：

• 定期或者执行过一个比较占内存的查询操作后，断开连接，以后再重新建立和MySQL的连接。
• 如果使用MySQL 5.7或更新的MySQL版本，可以通过执行     mysql_reset_connection重新初始化MySQL的资源。重新初始化的过程不会重新连接MySQL，也不会重新做权限的验证操作。 

查询缓存的作用是什么？

登录MySQL后，客户端就会与MySQL建立连接，此时执行select语句时，首先会到查询缓存中查询是否执行过当前select语句。如果之前执行过相应的select语句，则执行过的select语句和查询结果会以key-value的形式存放在查询缓存中，其中，key是查询语句，value是查询的结果数据。

如果在查询缓存中没有找到相应的数据，则会继续执行后续的查询阶段。执行完成后，会将结果缓存到查询缓存中。后续的查询如果命中缓存，则直接返回查询缓存中的数据，性能还是挺高的。

但是，大多数时候我不太建议小伙伴们开启查询缓存，为啥？原因很简单：查询缓存失效的频率是非常频繁的，只要对一个表进行更新操作，则这张表上所有的查询缓存都会被清空。而且在MySQL 8.0中，直接删除了查询缓存的功能（冰河在看MySQL源码时，也证明了这一点）。

分析器对select语句做了什么？

分析器主要是对select语句进行 词法分析和语法分析操作。

如果select语句没有命中缓存，则首先会由分析器对其进行“词法分析”操作，此时，MySQL会识别select语句中的每个字符串代表什么含义。

例如，MySQL会通过"select"关键字识别出这是一个查询语句，也会把"user"识别为"数据表名user"，把"id"识别成"字段名id"。接下来，就要进行“语法分析了”，根据语法规则，判断select语句是否满足MySQL的语法。如果判断出输入的SQL语句不满足语法规则，则MySQL会提示相应的错误信息。 

优化器是如何优化select语句的？

对select语句进行了词法分析和语法分析后，还要经过优化器的优化处理才能执行。比如，我们的select语句中如果使用了多个索引，则优化器会决定使用哪个索引来查询数据；再比如，在select语句中，有多表关联的操作，优化器会决定各表的连接顺序，数据表的连接顺序不同，对于执行的效率会大不相同，优化器往往会选择使用查询效率高的连接顺序。

如果select语句经过优化器的优化之后，就会进入执行阶段了。

执行器如何执行select语句？

进入执行阶段的select语句，首先，执行器会对当前连接进行权限检查，最直接的方式就是检查当前连接是否对数据表user具有查询权限。如果当前连接对数据表user没有查询权限，就会返回没有权限的错误。例如，会返回如下错误。

ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'binghe'@'localhost' for table 'user' 

如果当前连接具有对数据表user的查询权限，则会继续执行。首先会进行打开数据表的操作，此时优化器会根据创建表时使用的存储引擎，使用相应存储引擎的接口执行查询操作。这里，我们举一个例子：

假设，我们在id字段上没有建立索引，执行器执行的流程大致如下所示。

（1）通过存储引擎读取数据表user的第一行数据，判断当前行的id值是否等于1001，如果不等于1001，则继续读取下一行数据；如果等于1001，则将当前行放入结果集中。

（2）继续通过存储引擎读取下一行数据，执行与（1）相同的逻辑判断，直到处理完user表中的所有数据。

（3）处理完所有的数据后，执行器就会将结果集中的数据返回给客户端。

如果在id字段上有索引的话，执行的整体逻辑与id字段上没有索引大体一致。

如果开启了慢查询的话，执行select语句时，会在慢查询日志中输出一个rows_examined字段，这个字段表示select语句在执行的过程中扫描了数据表中的多少行数据。不过在有些场景下，执行器调用一次，存储引擎内部会会扫描多行，这就导致存储引擎扫描的行数与rows_examined字段标识的行数并不完全相同。