大家好，我是冰河~~
MySQL作為網際網路行業使用最多的關係型資料庫之一，與其免費、開源的特性是密不可分的。然而，很多小夥伴工作了很多年，只知道使用MySQL進行CRUD操作，這也導致很多小夥伴工作多年後，想跳槽進入大廠，卻在面試的時候屢屢碰壁。
問個簡單的問題：select語句是如何在MySQL中執行的？ 這也是很多面試官喜歡問的問題，如果你連這個簡單的問題都不能回答的話，那就要好好規劃下自己的職業生涯了。
好了，今天我們就一起來聊聊select語句是如何在MySQL中執行的。文章的主要內容如下。
頻繁使用的select語句
為了更好地貫穿全文，這裡先來列舉一個最簡單的select查詢語句，例如：查詢user表中id為1001的使用者資訊，使用下面的SQL語句進行查詢。
select * from user where user_id = 1001;
當我們在MySQL的命令列中輸入上述SQL語句時，這條SQL語句到底在MySQL中是如何執行的呢？接下來，我們就以這條SQL語句為例，說說select語句是如何在MySQL中執行的。
MySQL邏輯架構
在介紹select語句在MySQL中的執行流程之前，我們先來看看MySQL的邏輯架構，因為任何SQL語句的執行都離不開MySQL邏輯架構的支撐。也就是說，SQL語句在MySQL中的執行流程與MySQL的邏輯架構是密不可分的。
在上圖中，我們簡單的畫了下MySQL的邏輯架構圖，並且給出了邏輯分層和每層中各部分的功能。從邏輯上，我們可以將MySQL粗略地分成三層：Server層、儲存引擎層和系統檔案層，而Server層中又可以分成網路連線層（聯結器）和資料服務層（Server層）。
Server層中包含了聯結器、查詢快取、分析器、優化器和執行器等MySQL的核心組成部分，另外，在Server層中還包含了所有的內建函式（比如：日期時間函式、加解密函式、聚合函式、數學函式等），儲存引擎、觸發器、檢視等等。
儲存引擎層主要負責和系統檔案層進行互動，儲存引擎層本身是外掛式的架構設計，支援InnoDB、MyISAM、Archive、Memory等儲存引擎。在MySQL 5.5.5及以後的版本中，MySQL的預設儲存引擎是InnoDB。
系統檔案層主要負責儲存實際的資料，將資料以檔案的形式儲存到伺服器的磁碟上。
接下來，我們就來說說一條select語句在MySQL的邏輯架構的每一部分到底是如何執行的。
聯結器是如何授權的？
首先，我們先來看看在伺服器命令列輸入連線MySQL的命令時，MySQL的聯結器是如何進行驗證的。比如，我們在伺服器的命令列輸入瞭如下命令。
mysql -ubinghe -p
執行“回車”後，輸入binghe賬戶的密碼，與MySQL進行連線。此時，連線的過程需要完成經典的TCP握手操作（有關TCP的握手相關的知識，小夥伴們可以參考《【面經】面試官：講講七層網路模型與TCP三次握手與四次斷開？》）。之後，聯結器就開始認證連線的身份是否合法，最直接的就是驗證使用者名稱和密碼是否正確。
如果使用者名稱或者密碼錯誤，MySQL會提示 Access denied for user 。如果使用者名稱和密碼正確，則聯結器會到MySQL的許可權表中查詢當前連線擁有的許可權。查詢到許可權之後，只要這個連線沒有斷開，則這個連線涉及到的許可權操作都會依賴此時查詢到的許可權。
換句話說，一個使用者登入MySQL併成功連線MySQL後，哪怕是管理員對當前使用者的許可權進行了修改操作，此時只要這個使用者沒有斷開MySQL的連線，就不會受到管理修改許可權的影響。管理員修改許可權後，只有對新建的連線起作用。
如果客戶端連線MySQL後，長時間沒有執行任何操作，則聯結器會自動斷開與這個客戶端的連線。具體多長時間斷開是由MySQL的引數wait_timeout控制的，這個值預設是8小時。我們可以根據實際業務需要，自行調整這個引數的值，以使MySQL能夠滿足我們的實際業務場景。
由於客戶端與MySQL的連線是比較複雜的，這個過程也是比較耗時的，它會涉及TCP的握手操作，還會查詢當前連線的許可權資訊等。往往在實際的工作過程中，我們會使用資料庫連線池的方式，將資料庫的連線快取起來，這就意味著我們是使用長連線與MySQL進行互動的。
但是使用長連線連線MySQL也會有一個問題：那就是有時候會發現MySQL佔用的記憶體漲得特別快，這是因為MySQL在執行的過程中，使用的臨時記憶體是在連線物件裡面進行管理的。這些佔用的資源只有在連線斷開的時候，才會被釋放。如果連線長時間不釋放，就會出現大量的臨時記憶體佔用記憶體空間。如果時間久了，可能會導致佔用過多的記憶體，從而被作業系統“消滅”了，給人的感覺就是MySQL意外重啟了。
我們可以使用如下的方案來解決這個問題：
- 定期或者執行過一個比較佔記憶體的查詢操作後，斷開連線，以後再重新建立和MySQL的連線。
- 如果使用MySQL 5.7或更新的MySQL版本，可以通過執行
mysql_reset_connection重新初始化MySQL的資源。重新初始化的過程不會重新連線MySQL，也不會重新做許可權的驗證操作。
查詢快取的作用是什麼？
登入MySQL後，客戶端就會與MySQL建立連線，此時執行select語句時，首先會到查詢快取中查詢是否執行過當前select語句。如果之前執行過相應的select語句，則執行過的select語句和查詢結果會以key-value的形式存放在查詢快取中，其中，key是查詢語句，value是查詢的結果資料。
如果在查詢快取中沒有找到相應的資料，則會繼續執行後續的查詢階段。執行完成後，會將結果快取到查詢快取中。後續的查詢如果命中快取，則直接返回查詢快取中的資料，效能還是挺高的。
但是，大多數時候我不太建議小夥伴們開啟查詢快取，為啥？原因很簡單：查詢快取失效的頻率是非常頻繁的，只要對一個表進行更新操作，則這張表上所有的查詢快取都會被清空。 而且在MySQL 8.0中，直接刪除了查詢快取的功能（冰河在看MySQL原始碼時，也證明了這一點）。
分析器對select語句做了什麼？
分析器主要是對select語句進行 詞法分析和語法分析 操作。
如果select語句沒有命中快取，則首先會由分析器對其進行“詞法分析”操作，此時，MySQL會識別select語句中的每個字串代表什麼含義。
例如，MySQL會通過"select"關鍵字識別出這是一個查詢語句，也會把"user"識別為"資料表名user"，把"id"識別成"欄位名id"。接下來，就要進行“語法分析了”，根據語法規則，判斷select語句是否滿足MySQL的語法。如果判斷出輸入的SQL語句不滿足語法規則，則MySQL會提示相應的錯誤資訊。
優化器是如何優化select語句的？
對select語句進行了詞法分析和語法分析後，還要經過優化器的優化處理才能執行。比如，我們的select語句中如果使用了多個索引，則優化器會決定使用哪個索引來查詢資料；再比如，在select語句中，有多表關聯的操作，優化器會決定各表的連線順序，資料表的連線順序不同，對於執行的效率會大不相同，優化器往往會選擇使用查詢效率高的連線順序。
如果select語句經過優化器的優化之後，就會進入執行階段了。
執行器如何執行select語句？
進入執行階段的select語句，首先，執行器會對當前連線進行許可權檢查，最直接的方式就是檢查當前連線是否對資料表user具有查詢許可權。如果當前連線對資料表user沒有查詢許可權，就會返回沒有許可權的錯誤。例如，會返回如下錯誤。
ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'binghe'@'localhost' for table 'user'
如果當前連線具有對資料表user的查詢許可權，則會繼續執行。首先會進行開啟資料表的操作，此時優化器會根據建立表時使用的儲存引擎，使用相應儲存引擎的介面執行查詢操作。這裡，我們舉一個例子：
假設，我們在id欄位上沒有建立索引，執行器執行的流程大致如下所示。
（1）通過儲存引擎讀取資料表user的第一行資料，判斷當前行的id值是否等於1001，如果不等於1001，則繼續讀取下一行資料；如果等於1001，則將當前行放入結果集中。
（2）繼續通過儲存引擎讀取下一行資料，執行與（1）相同的邏輯判斷，直到處理完user表中的所有資料。
（3）處理完所有的資料後，執行器就會將結果集中的資料返回給客戶端。
如果在id欄位上有索引的話，執行的整體邏輯與id欄位上沒有索引大體一致。
如果開啟了慢查詢的話，執行select語句時，會在慢查詢日誌中輸出一個rows_examined欄位，這個欄位表示select語句在執行的過程中掃描了資料表中的多少行資料。不過在有些場景下，執行器呼叫一次，儲存引擎內部會會掃描多行，這就導致儲存引擎掃描的行數與rows_examined欄位標識的行數並不完全相同。
好了，今天就到這兒吧，我是冰河，我們下期見~~