# MySQL 架构总览->查询执行流程->SQL 解析顺序 ### **一、MySQL架构总览：** 架构最好看图，再配上必要的说明文字。 下图根据参考书籍中一图为原本，再在其上添加上了自己的理解。 ![图片](https://note-1308251438.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/typora/640) 从上图中我们可以看到，整个架构分为两层，上层是MySQLD的被称为的‘SQL Layer’，下层是各种各样对上提供接口的存储引擎，被称为‘Storage Engine Layer’。其它各个模块和组件，从名字上就可以简单了解到它们的作用，这里就不再累述了。 ### **二、查询执行流程** 下面再向前走一些，容我根据自己的认识说一下查询执行的流程是怎样的： #### **1.连接** 1.1客户端发起一条Query请求，监听客户端的‘连接管理模块’接收请求 1.2将请求转发到‘连接进/线程模块’ 1.3调用‘用户模块’来进行授权检查 1.4通过检查后，‘连接进/线程模块’从‘线程连接池’中取出空闲的被缓存的连接线程和客户端请求对接，如果失败则创建一个新的连接请求 #### **2.处理** 2.1先查询缓存，检查Query语句是否完全匹配，接着再检查是否具有权限，都成功则直接取数据返回 2.2上一步有失败则转交给‘命令解析器’，经过词法分析，语法分析后生成解析树 2.3接下来是预处理阶段，处理解析器无法解决的语义，检查权限等，生成新的解析树 2.4再转交给对应的模块处理 2.5如果是SELECT查询还会经由‘查询优化器’做大量的优化，生成执行计划 2.6模块收到请求后，通过‘访问控制模块’检查所连接的用户是否有访问目标表和目标字段的权限 2.7有则调用‘表管理模块’，先是查看table cache中是否存在，有则直接对应的表和获取锁，否则重新打开表文件 2.8根据表的meta元数据，获取表的存储引擎类型等信息，通过接口调用对应的存储引擎处理 2.9上述过程中产生数据变化的时候，若打开日志功能，则会记录到相应二进制日志文件中 #### **3.结果** 3.1Query请求完成后，将结果集返回给‘连接进/线程模块’ 3.2返回的也可以是相应的状态标识，如成功或失败等 3.3‘连接进/线程模块’进行后续的清理工作，并继续等待请求或断开与客户端的连接 ### **三、SQL解析顺序** 接下来再走一步，让我们看看一条SQL语句的前世今生。 首先看一下示例语句 ``` SELECT DISTINCT < select_list > FROM < left_table > < join_type > JOIN < right_table > ON < join_condition > WHERE < where_condition > GROUP BY < group_by_list > HAVING < having_condition > ORDER BY < order_by_condition > LIMIT < limit_number > ``` 然而它的执行顺序是这样的 ``` 1 FROM 2 ON 3 JOIN 4 WHERE 5 GROUP BY 6 HAVING 7 SELECT 8 DISTINCT 9 ORDER BY 10 LIMIT ``` 虽然自己没想到是这样的，不过一看还是很自然和谐的，从哪里获取，不断的过滤条件，要选择一样或不一样的，排好序，那才知道要取前几条呢。 既然如此了，那就让我们一步步来看看其中的细节吧。 #### **准备工作** 1.创建测试数据库 ``` create database testQuery; ``` 2.创建测试表 ``` use testQuery; CREATE TABLE table1 ( uid VARCHAR(10) NOT NULL, name VARCHAR(10) NOT NULL, PRIMARY KEY(uid) )ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=UTF8; CREATE TABLE table2 ( oid INT NOT NULL auto_increment, uid VARCHAR(10), PRIMARY KEY(oid) )ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=UTF8; ``` 3.插入数据 ``` INSERT INTO table1(uid,name) VALUES('aaa','mike'),('bbb','jack'),('ccc','mike'),('ddd','mike'); INSERT INTO table2(uid) VALUES('aaa'),('aaa'),('bbb'),('bbb'),('bbb'),('ccc'),(NULL); ``` 4.最后想要的结果 ``` SELECT a.uid, count(b.oid) AS total FROM table1 AS a LEFT JOIN table2 AS b ON a.uid = b.uid WHERE a. NAME = 'mike' GROUP BY a.uid HAVING count(b.oid) < 2 ORDER BY total DESC LIMIT 1; ``` #### **1. FROM** 当涉及多个表的时候，左边表的输出会作为右边表的输入，之后会生成一个虚拟表VT1。 (1-J1)笛卡尔积 计算两个相关联表的笛卡尔积(CROSS JOIN) ，生成虚拟表VT1-J1。 ``` mysql> select * from table1,table2; +-----+------+-----+------+ | uid | name | oid | uid | +-----+------+-----+------+ | aaa | mike | 1 | aaa | | bbb | jack | 1 | aaa | | ccc | mike | 1 | aaa | | ddd | mike | 1 | aaa | | aaa | mike | 2 | aaa | | bbb | jack | 2 | aaa | | ccc | mike | 2 | aaa | | ddd | mike | 2 | aaa | | aaa | mike | 3 | bbb | | bbb | jack | 3 | bbb | | ccc | mike | 3 | bbb | | ddd | mike | 3 | bbb | | aaa | mike | 4 | bbb | | bbb | jack | 4 | bbb | | ccc | mike | 4 | bbb | | ddd | mike | 4 | bbb | | aaa | mike | 5 | bbb | | bbb | jack | 5 | bbb | | ccc | mike | 5 | bbb | | ddd | mike | 5 | bbb | | aaa | mike | 6 | ccc | | bbb | jack | 6 | ccc | | ccc | mike | 6 | ccc | | ddd | mike | 6 | ccc | | aaa | mike | 7 | NULL | | bbb | jack | 7 | NULL | | ccc | mike | 7 | NULL | | ddd | mike | 7 | NULL | +-----+------+-----+------+ 28 rows in set (0.00 sec) ``` (1-J2)ON过滤 基于虚拟表VT1-J1这一个虚拟表进行过滤，过滤出所有满足ON 谓词条件的列，生成虚拟表VT1-J2。 注意：这里因为语法限制，使用了'WHERE'代替，从中读者也可以感受到两者之间微妙的关系； ``` mysql> SELECT -> * -> FROM -> table1, -> table2 -> WHERE -> table1.uid = table2.uid -> ; +-----+------+-----+------+ | uid | name | oid | uid | +-----+------+-----+------+ | aaa | mike | 1 | aaa | | aaa | mike | 2 | aaa | | bbb | jack | 3 | bbb | | bbb | jack | 4 | bbb | | bbb | jack | 5 | bbb | | ccc | mike | 6 | ccc | +-----+------+-----+------+ 6 rows in set (0.00 sec) ``` (1-J3)添加外部列 如果使用了外连接(LEFT,RIGHT,FULL)，主表（保留表）中的不符合ON条件的列也会被加入到VT1-J2中，作为外部行，生成虚拟表VT1-J3。 ``` mysql> SELECT -> * -> FROM -> table1 AS a -> LEFT JOIN table2 AS b ON a.uid = b.uid; +-----+------+------+------+ | uid | name | oid | uid | +-----+------+------+------+ | aaa | mike | 1 | aaa | | aaa | mike | 2 | aaa | | bbb | jack | 3 | bbb | | bbb | jack | 4 | bbb | | bbb | jack | 5 | bbb | | ccc | mike | 6 | ccc | | ddd | mike | NULL | NULL | +-----+------+------+------+ 7 rows in set (0.00 sec) ``` 下面从网上找到一张很形象的关于‘SQL JOINS'的解释图，如若侵犯了你的权益，请劳烦告知删除，谢谢。 ![image-20220320101015167](https://note-1308251438.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/typora/202203201010219.png) #### **2. WHERE** 对VT1过程中生成的临时表进行过滤，满足WHERE子句的列被插入到VT2表中。 注意： 此时因为分组，不能使用聚合运算；也不能使用SELECT中创建的别名； 与ON的区别： 如果有外部列，ON针对过滤的是关联表，主表（保留表）会返回所有的列； 如果没有添加外部列，两者的效果是一样的； 应用： 对主表的过滤应该放在WHERE； 对于关联表，先条件查询后连接则用ON，先连接后条件查询则用WHERE； ``` mysql> SELECT -> * -> FROM -> table1 AS a -> LEFT OUTER JOIN table2 AS b ON a.uid = b.uid -> WHERE -> a. NAME = 'mike'; +-----+------+------+------+ | uid | name | oid | uid | +-----+------+------+------+ | aaa | mike | 1 | aaa | | aaa | mike | 2 | aaa | | ccc | mike | 6 | ccc | | ddd | mike | NULL | NULL | +-----+------+------+------+ 4 rows in set (0.00 sec) ``` #### **3. GROUP BY** 这个子句会把VT2中生成的表按照GROUP BY中的列进行分组。生成VT3表。 注意： 其后处理过程的语句，如SELECT,HAVING，所用到的列必须包含在GROUP BY中，对于没有出现的，得用聚合函数； 原因： GROUP BY改变了对表的引用，将其转换为新的引用方式，能够对其进行下一级逻辑操作的列会减少； 我的理解是： 根据分组字段，将具有相同分组字段的记录归并成一条记录，因为每一个分组只能返回一条记录，除非是被过滤掉了，而不在分组字段里面的字段可能会有多个值，多个值是无法放进一条记录的，所以必须通过聚合函数将这些具有多值的列转换成单值； ``` mysql> SELECT -> * -> FROM -> table1 AS a -> LEFT OUTER JOIN table2 AS b ON a.uid = b.uid -> WHERE -> a. NAME = 'mike' -> GROUP BY -> a.uid; +-----+------+------+------+ | uid | name | oid | uid | +-----+------+------+------+ | aaa | mike | 1 | aaa | | ccc | mike | 6 | ccc | | ddd | mike | NULL | NULL | +-----+------+------+------+ 3 rows in set (0.00 sec) ``` #### **4. HAVING** 这个子句对VT3表中的不同的组进行过滤，只作用于分组后的数据，满足HAVING条件的子句被加入到VT4表中。 ``` mysql> SELECT -> * -> FROM -> table1 AS a -> LEFT OUTER JOIN table2 AS b ON a.uid = b.uid -> WHERE -> a. NAME = 'mike' -> GROUP BY -> a.uid -> HAVING -> count(b.oid) < 2; +-----+------+------+------+ | uid | name | oid | uid | +-----+------+------+------+ | ccc | mike | 6 | ccc | | ddd | mike | NULL | NULL | +-----+------+------+------+ 2 rows in set (0.00 sec) ``` #### **5. SELECT** 这个子句对SELECT子句中的元素进行处理，生成VT5表。 (5-J1)计算表达式 计算SELECT 子句中的表达式，生成VT5-J1 (5-J2)DISTINCT 寻找VT5-1中的重复列，并删掉，生成VT5-J2 如果在查询中指定了DISTINCT子句，则会创建一张内存临时表（如果内存放不下，就需要存放在硬盘了）。这张临时表的表结构和上一步产生的虚拟表VT5是一样的，不同的是对进行DISTINCT操作的列增加了一个唯一索引，以此来除重复数据。 ``` mysql> SELECT -> a.uid, -> count(b.oid) AS total -> FROM -> table1 AS a -> LEFT OUTER JOIN table2 AS b ON a.uid = b.uid -> WHERE -> a. NAME = 'mike' -> GROUP BY -> a.uid -> HAVING -> count(b.oid) < 2; +-----+-------+ | uid | total | +-----+-------+ | ccc | 1 | | ddd | 0 | +-----+-------+ 2 rows in set (0.00 sec) ``` #### **6.ORDER BY** 从VT5-J2中的表中，根据ORDER BY 子句的条件对结果进行排序，生成VT6表。 注意： 唯一可使用SELECT中别名的地方； ``` mysql> SELECT -> a.uid, -> count(b.oid) AS total -> FROM -> table1 AS a -> LEFT OUTER JOIN table2 AS b ON a.uid = b.uid -> WHERE -> a. NAME = 'mike' -> GROUP BY -> a.uid -> HAVING -> count(b.oid) < 2 -> ORDER BY -> total ; +-----+-------+ | uid | total | +-----+-------+ | ccc | 1 | | ddd | 0 | +-----+-------+ 2 rows in set (0.00 sec) ``` #### **7.LIMIT** LIMIT子句从上一步得到的VT6虚拟表中选出从指定位置开始的指定行数据。 注意： offset和rows的正负带来的影响； 当偏移量很大时效率是很低的，可以这么做： 采用子查询的方式优化，在子查询里先从索引获取到最大id，然后倒序排，再取N行结果集 采用INNER JOIN优化，JOIN子句里也优先从索引获取ID列表，然后直接关联查询获得最终结果 ``` mysql> SELECT -> a.uid, -> count(b.oid) AS total -> FROM -> table1 AS a -> LEFT JOIN table2 AS b ON a.uid = b.uid -> WHERE -> a. NAME = 'mike' -> GROUP BY -> a.uid -> HAVING -> count(b.oid) < 2 -> ORDER BY -> total DESC -> LIMIT 1; +-----+-------+ | uid | total | +-----+-------+ | ccc | 1 | +-----+-------+ 1 row in set (0.00 sec) ``` #### 8.上图总结一下： ![](https://note-1308251438.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/typora/202203201029220.jpg) **参考书籍：** 《MySQL性能调优与架构实践》 《MySQL技术内幕：SQL编程》