听说你写 sql 很溜，一条 sql 查询语句是如何执行的？

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大家好，你们的程序员来了，今天和大家分享一下 sql 查询语句是如何执行的！

• 我们项目中必不可少要与数据库接触，那么一条 sql 查询语句是如何执行的呢？

• 本文以 MySQL 数据库为例。MySQL 是典型的C/S架构（client 客户端/server 服务端），客户端进程向服务端进程发送一段指令，服务端进程进行语句处理然后响应执行结果。

• 问题来了。服务端进程对客户端发送的请求究竟做了什么处理呢？

如下图所示，服务端进程在处理客户端请求的时候，大致需要进行 3 个步骤：

• 处理连接

• 解析与优化

• 存储引擎

01. 处理连接

客户端向服务端发送请求并最终得到响应，其本质上是一个进程间通信的过程。通信方式有 3 种：

• TCP/IP 协议  (TCP/IP协议是 MySQL 客户端和服务端最常用的通信方式)

我们 MySQL 服务端默认监听端口是3306，这句话的前提是客户端进程和服务端进程使用的是TCP/IP协议进行通信，IP 地址需要指定为 127.0.0.1。

•  UNIX 域套接字

MySQL 服务端进程默认监听的UNIX域套接字文件为 /temp/mysql.sock。

如果客户端进程和服务端进程都位于 UNIX 操作系统（MacOS、Centos、Ubuntu 等）的主机之上，并且在启动客户端程序时没有指定主机名，或者指定的主机名为localhost，又或者指定了--protocol=socket的启动参数。

•  命名管道和共享内存

使用命名管道进行通信。需要在启动服务端时添加--enable-named-pipe参数，同时在启动客户端进程时添加--pipe或者--protocol=pipe参数​​​​​​。

使用共享内存进行通信。需要在启动服务端时添加--shared-memory参数，启动成功后，共享内存便成为本地客户端程序的默认连接方式；也可以在启动客户端进程的命令中加上--protocol=memory参数明确指定使用共享内存进行通信。

通信方式确定好并且我们成功建立连接之后，MySQL 有专门用于处理连接的模块——连接器。连接器就要开始验证你的身份了。信息就是 用户名 和 密码。如果用户名密码认证通过，连接器会到权限表里面查出当前登陆用户拥有的权限。之后这个连接里面的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。但用户名或者密码错误，客户端连接会立即断开。验权确定好了，连接已经出来完成，接下来就到下一步解析与优化了。

02. 解析与优化

服务端收到客户端传来的请求之后，还需要经过查询缓存、词法语法解析和预处理、查询优化的处理。

• 查询缓存

如果我们两次都执行同一条查询指令，为什么第二次的响应时间会不会比第一次的响应时间短一些呢？之前使用过 Redis 缓存工具的读者应该会有这个很自然的想法。MySQL 收到查询请求之后应该先到缓存中查看一下，看一下之前是不是执行过这条指令。如果缓存命中，则直接返回结果；否则重新进行查询，然后加入缓存。

• 解析器 &预处理器

那我们在终端里随便输入一个字符串，服务端如何判断的呢？对应的解析器就要发挥作用了，它主要包含两步，分别是词法解析和语法分析。 

分析器先会做“词法分析”，就是把一条完整的 SQL 语句打碎成一个个单词，比如一条简单的 SQL 语句，会打碎成 8 个符号，每个符号是什么类型，从哪里开始到哪里结束。

语法分析器会根据语法规则，判断你输入的这个 SQL 语句是否满足语法，比如单引号是否闭合，关键词拼写是否正确等。

词法语法分析是一个非常基础的功能，PHP 的编译器、一些搜索引擎要识别语句，必须也要有词法语法分析功能。

•  预处理器

词法解析和语法分析是无法知道数据库里有什么表，有哪些字段的。分析这些信息另外一个工具就出来了——预处理器。

它会检查生成的解析树，解决解析器无法解析的语义。比如，它会检查表和列名是否存在，检查名字和别名，保证没有歧义。预处理之后得到一个新的解析树。

• 查询优化器 &查询执行计划

一条 sql 语句可以有很多种执行方式，但最终返回是相同的结果。

例如：

select  * from students,teachers where students.id =8 and teachers.id=24

执行方式: 既可以先从表 students 里面取出 id=8 的记录，再根据 id 值关联到表 teachers，再判断 teachers 里面 id 的值是否=24。也可以先从表 teachers 里面取出 id=24 的记录，再根据 id 值关联到表 students ，再判断 students 里面 id 的值是否= 8。

这两种执行方式的逻辑结果是一样的，但是执行的效率可能会不同。多种执行方式怎么得到的呢？最终选择哪一种去执行？根据什么判断标准去选择？这个就是询优化器工作。

查询优化器的目的：根据解析树生成不同的执行计划（Execution Plan），然后选择一种最优的执行计划，MySQL 里面使用的是基于开销（cost）的优化器，哪种执行计划开销最小，就用哪种。 那么 优化器究竟做了什么呢？

例如∶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或者有多个索引可以使用的时候，选择哪个索引。优化器复杂的算法实现尽可能优化查询效率。主要做了下面的优化：

• 子查询优化

• 等价谓词重写

• 条件化简

• 外连接消除

• 嵌套连接消除

• 连接消除

• 语义优化

虽然有优化器的存在，但希望大家在编写 sql 语句的时候还是要有意识地进行优化。

• 执行计划

优化器最终会把解析树变成一个查询执行计划。查询执行计划展示了接下来执行查询的具体方式，比如多张表关联查询，先查询哪张表，在执行查询的时候有多个索引可以使用，实际上该使用哪些索引。

MySQL 提供了一个查看执行计划的工具模拟优化器 ——EXPLAIN 关键字 。

可以模拟优化器执行 SQL 查询语句，从而知道 MySQL 是如何处理你的 SQL 语句的。分析你的查询语句或是表结构的性能瓶颈。

03. 存储引擎

经历千辛万苦，终于分析出最终的执行计划，然后就可以直接执行了吗？依然还不可以。需要到存储引擎中把数据查询出来。

• 什么是存储引擎

应该把数据存储在什么位置，是内存还是磁盘？怎么从表里读取数据，以及如何把数据写入具体的表中，这些都是存储引擎需要做的工作。(它的前身叫做表处理器)

存储引擎是计算机抽象的典型代表，它的功能就是接受上层指令，然后对表中数据进行读和写。具体操作是对外完全屏蔽的，我们只需要对外实现同样的接口就可以了。

这样子可能更好理解：存储引擎就是数据库对数据进行读写的插件而已，根据不同存储的需求切换引擎。

• 常见存储引擎的比较

比如。

mysql> SHOW ENGINES;+--------------------+---------+--------------+------+------------+| Engine             | Support | Transactions | XA   | Savepoints |+--------------------+---------+--------------+------+------------+| InnoDB             | DEFAULT | YES          | YES  | YES        || MRG_MYISAM         | YES     | NO           | NO   | NO         || MEMORY             | YES     | NO           | NO   | NO         || BLACKHOLE          | YES     | NO           | NO   | NO         || MyISAM             | YES     | NO           | NO   | NO         || CSV                | YES     | NO           | NO   | NO         || ARCHIVE            | YES     | NO           | NO   | NO         || PERFORMANCE_SCHEMA | YES     | NO           | NO   | NO         || FEDERATED          | NO      | NULL         | NULL | NULL       |+--------------------+---------+--------------+------+------------+

相信大家应该对 sql 执行的过程有清楚的认识了，来我们再回归一下流程图：

04、总结

 感谢大家的阅读，希望对大家能有一点帮助，期待和大家一起学习，一起成长！

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