MySQL對大家來說，都應(yīng)該很熟悉了，從大學(xué)里的課程到實際工作中數(shù)據(jù)的存儲查詢，很多時候都需要用到數(shù)據(jù)庫，很多人也寫過與數(shù)據(jù)庫交互的程序，在Java中你可能一開始會使用原生mysql-connector-java來進(jìn)行操作，后來你會接觸到Hibernate，Mybatis等ORM框架，其實它們底層也是基于mysql-connector-java，但很多時候我們并不清楚程序是怎么跟數(shù)據(jù)庫具體交互的，比如執(zhí)行一個SQL查詢，程序是如何從MySQL中獲取數(shù)據(jù)的呢？今天就讓我們來看看最基礎(chǔ)的MySQL網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析。

引言

閱讀本文之前你需要對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需要有基本的了解，比如兩臺機子之間的數(shù)據(jù)是如何通信的，硬件層可以暫時不需了解，但網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的協(xié)議要有一定的理解，比如IP數(shù)據(jù)包，TCP/IP協(xié)議，UDP協(xié)議等相關(guān)概念，有了這些基礎(chǔ)，有利于你閱讀本文。

背景

在歷史悠久的時代，數(shù)據(jù)庫只作為單機存儲，也不怎么需要與程序進(jìn)行交互的時候的首，它的網(wǎng)絡(luò)通信并不是那么重要，但隨著時代的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫不再只是單純的作為一個數(shù)據(jù)的倉庫了，它需要提供與外界的交互，比如遠(yuǎn)程連接，程序操作數(shù)據(jù)庫等，這時候一份規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議就非常重要了，比如它是如何校驗權(quán)限，如何解析SQL語句，如何返回執(zhí)行結(jié)果都需要用到相應(yīng)的協(xié)議，很多時候我們并不需要接觸這些內(nèi)容，因為它太底層了，我們直接使用把它們封裝好的第三方包就可以了，為什么還要去學(xué)習(xí)它的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議呢？確實對于一開始學(xué)習(xí)編程的人來說，這有點操之過急，反而有時候會適得其反，但當(dāng)你對這一方面有了一定的了解之后，你便會迫不及待得想去探索更深層的奧秘，去了解并學(xué)習(xí)我們平常用的第三方類庫是怎么去實現(xiàn)，明白它的底層原理，甚至對一些莫名其妙的bug也不會再害怕。

MySQL連接方式

分析協(xié)議，我們首先要了解如何與數(shù)據(jù)庫連接，說到MySQL連接方式，大家突然可能有點懵，其實它一直伴隨著我們，比如我們第一次裝數(shù)據(jù)庫完成后執(zhí)行的第一次登錄，比如你沒有設(shè)置密碼： 

mysql -uroot 

這是最基本的一種數(shù)據(jù)庫連接方式，那么MySQL連接方式到底有幾種呢？到MySQL5.7為止，總共有五種，分別是TCP/IP，TLS/SSL，Unix Sockets，Shared Memory，Named pipes，下面我們就來看看這五種的區(qū)別：

方式	默認(rèn)開啟	支持系統(tǒng)	只支持本機	如何開啟	參數(shù)配置
TCP/IP	是	所有系統(tǒng)	否	--skip-networking=yes/no.	--port --bind-address
TLS/SSL	是	所有系統(tǒng)（基于TCP/IP)之上	否	--ssl=yes/no.	--ssl-* options
Unix Sockets	是	類Unix系統(tǒng)	是	設(shè)置--socket=<empty> 來關(guān)閉.	--socket=socket path
Shared Memory	否	Windows系統(tǒng)	是	--shared-memory=on/off.	--shared-memory-base-name=<name>
Named pipes	否	Windows系統(tǒng)	否	--enable-named-pipe=on/off.	--socket=<name>

從上表中我們可以清晰看出每種連接方式的區(qū)別，接下里我會具體說明幾種連接是怎么操作的，由于我的機子是Mac OS系統(tǒng)，這里只模擬非Windows系統(tǒng)下的三種方式,因為這三種方式都是默認(rèn)開啟的，我們不需要進(jìn)行任何配置：

1.Unix Sockets： 

mysql -uroot  

若你在本機使用這種方式連接MySQL數(shù)據(jù)庫的話，它默認(rèn)會使用Unix Sockets。

2.TCP/IP： 

mysql --protocol=tcp -uroot 
 
mysql -P3306 -h127.0.0.1 -uroot  

連接的時候我們指定連接協(xié)議，或者指定相應(yīng)的IP及端口，我們的連接方式就變成了TCP/IP方式。

3.TLS/SSL： 

mysql --protocol=tcp -uroot --ssl=on 
 
mysql -P3306 -h127.0.0.1 -uroot --ssl=on  

上表說過，TLS/SSL是基于TCP/IP的，所以我們只需再指定打開ssl配置即可。 

然后我們可以通過以下語句來查詢目前數(shù)據(jù)庫的連接情況： 

SELECT DISTINCT connection_type from performance_schema.threads where connection_type is not null  

那么我們?nèi)绾芜x擇連接方式呢？個人總結(jié)了以下幾個原則： 

• 若是你能確定程序和數(shù)據(jù)庫在同一臺機子(類Unix系統(tǒng))上，推薦使用Unix Sockets，因為它效率更高；
• 若數(shù)據(jù)庫分布在不同的機子上，且能確保連接安全或者安全性要求不是那么高，推薦使用TCP/IP，反之使用TLS/SSL； 

MySQL數(shù)據(jù)包 

通信中最重要的就是數(shù)據(jù)，那么程序是如何和MySQL Server進(jìn)行通信，并交互數(shù)據(jù)的呢？比如如何驗證賬戶，發(fā)送查詢語句，返回執(zhí)行結(jié)果等，我先畫一個流程圖來模擬一下整個過程，幫助大家理解： 

整個過程相對來說還是比較清晰的，我們對連接請求和斷開請求不需要過分關(guān)心，只需要了解這一點就可以了，重要的是其他幾點，那么在這幾步中，數(shù)據(jù)是怎么進(jìn)行交互的呢？ 

其實主要就是兩步，Client將執(zhí)行命令編碼成Server要求的格式傳輸給Server端執(zhí)行，Server端將執(zhí)行結(jié)果傳輸給Client端，Client端再根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)包格式解析獲得所需的數(shù)據(jù)。

1.基本數(shù)據(jù)類型 

雖然網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)是用字節(jié)傳輸?shù)?，但它背后的?shù)據(jù)源都是有類型的數(shù)據(jù)，MySQL協(xié)議也有基本的數(shù)據(jù)類型，好比Java中的8種基本數(shù)據(jù)類型，但MySQL協(xié)議中簡單的多，它只有兩種基本數(shù)據(jù)類型，分別為Integer(整型)，String(字符串)，下面我們就來看看這兩種類型。

Integer(整型) 

首先Integer在MySQL協(xié)議中有兩種編碼方式，分別為FixedLengthInteger和LengthEncodedInteger,其中前者用于存儲無符號定長整數(shù)，實際中使用的不多，這里著重講一下后者。 

使用LengthEncodedInteger編碼的整數(shù)可能會使用1, 3, 4, 或者9 個字節(jié)，具體使用字節(jié)取決于數(shù)值的大小，下表是不同的數(shù)據(jù)長度的整數(shù)所使用的字節(jié)數(shù)：

最小值（包含）	最大值（不包含）	存儲方式
0	251	1個字節(jié)
251	2^16	3個字節(jié)(0xFC + 2個字節(jié)具體數(shù)據(jù))
2^16	2^24	4個字節(jié)(0xFD + 3個字節(jié)具體數(shù)據(jù))
2^24	2^64	9個字節(jié)(0xFE + 8個字節(jié)具體數(shù)據(jù))

 舉個簡單的例子，比如1024的編碼為： 

0xFC 0x00 0x04  

其中0x代表16進(jìn)制，實際數(shù)據(jù)傳輸中并沒有該標(biāo)識，第一位代表這是一個251~2^16之間的數(shù)值，所以后面兩位為數(shù)值具體的值，這里使用的是小端字節(jié)序，MySQL默認(rèn)使用的也是這種編碼次序，所以這里1024是0x00 0x04，字節(jié)序相關(guān)知識可以參考：理解字節(jié)序，到這里大家應(yīng)該對這種編碼格式有了一定的了解了，下面我們就來看看String。

String(字符串) 

String的編碼格式相對Integer來說會復(fù)雜一點，主要有以下幾種： 

• FixedLengthString（定長方式）：需先知道String的長度，MySQL中的一個例子就是ERR_Packet包（后續(xù)會講到）就使用了這種編碼方式，因為它的長度固定，用5個字節(jié)存儲所有數(shù)據(jù)。
• NullTerminatedString（Null結(jié)尾方式）: 字符串以遇到Null作為結(jié)束標(biāo)志，相應(yīng)的字節(jié)為00。
• VariableLengthString（動態(tài)計算字符串長度方式）: 字符串的長度取決于其他變量計算而定，比如一個字符串由Integer + Value組成，我們通過計算Integer的值來獲取Value的具體的長度。
• LengthEncodedString（指定字符串長度方式）： 與VariableLengthString原理相似，是它的一種特殊情況，具體例子就是我上條舉的這個例子。
• RestOfPacketString（包末端字符串方式）：一個包末端的字符串，可根據(jù)包的總長度金和當(dāng)前位置得到字符串的長度，實際中并不常用。 

總的來說String的編碼格式種類相對比較多，不同方式之間的區(qū)別也比較大，若要深刻理解還需從實際的例子里去學(xué)習(xí)，后續(xù)文章中我會寫幾個demo帶大家一起去探索。

2.基本數(shù)據(jù)包格式 

數(shù)據(jù)包格式也主要分為兩種，一種是Server端向Client端發(fā)送的數(shù)據(jù)包格式，另一種則是Client向Server端發(fā)送的數(shù)據(jù)包。

Server to Client 

Server向Client發(fā)送的數(shù)據(jù)包有兩個原則： 

• 每個數(shù)據(jù)包大小不能超過2^24字節(jié)(16MB);
• 每個數(shù)據(jù)包前都需要加上數(shù)據(jù)包信息； 

每個包的基本格式：

Type	Name	Description
int<3>	payload_length(包數(shù)據(jù)長度)	具體數(shù)據(jù)包的內(nèi)容長度，從出去頭部四個字節(jié)后開始的內(nèi)容
int<1>	sequence_id(包序列id)	每個包的序列id，總數(shù)據(jù)內(nèi)容大于16MB時需要用，從0開始，依次增加，新的命令執(zhí)行會重載為0
string	payload(具體數(shù)據(jù))	包中除去頭部后的具體數(shù)據(jù)內(nèi)容

 舉個列子：

例子 解釋

 

01 00 00 00 01| <li>payload_length: 1</li> <li>sequence_id: 0x00</li><li>payload: 0x01</li>  

若是數(shù)據(jù)內(nèi)容大于或者等于2^24-1個字節(jié)，將會拆分發(fā)送，舉個例子，比如發(fā)送16 777 215 (2^24-1) 字節(jié)的內(nèi)容，則會按一下這種方式發(fā)送 

ff ff ff 00 ... 
00 00 00 01  

第一個數(shù)據(jù)包滿載，第二個數(shù)據(jù)包是一個空數(shù)據(jù)包（一種臨界情況）。

Client to Server 

Client向Server端發(fā)送的格式相對來說就簡單一點了

Type	Name	Description
int<1>	執(zhí)行命令	執(zhí)行的操作，比如切換數(shù)據(jù)庫，查詢表等操作
string	參數(shù)	命令相應(yīng)的參數(shù)

 命令列表（摘抄自胡桃夾子的博客）：

類型值	命令	功能
0x00	COM_SLEEP	（內(nèi)部線程狀態(tài))
0x01	COM_QUIT	關(guān)閉連接
0x02	COM_INIT_DB	切換數(shù)據(jù)庫
0x03	COM_QUERY	SQL查詢請求
0x04	COM_FIELD_LIST	獲取數(shù)據(jù)表字段信息
0x05	COM_CREATE_DB	創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫
0x06	COM_DROP_DB	刪除數(shù)據(jù)庫
0x07	COM_REFRESH	清除緩存
0x08	COM_SHUTDOWN	停止服務(wù)器
0x09	COM_STATISTICS	獲取服務(wù)器統(tǒng)計信息
0x0A	COM_PROCESS_INFO	獲取當(dāng)前連接的列表
0x0B	COM_CONNECT	（內(nèi)部線程狀態(tài))
0x0C	COM_PROCESS_KILL	中斷某個連接
0x0D	COM_DEBUG	保存服務(wù)器調(diào)試信息
0x0E	COM_PING	測試連通性
0x0F	COM_TIME	（內(nèi)部線程狀態(tài)）
0x10	COM_DELAYED_INSERT	（內(nèi)部線程狀態(tài)）
0x11	COM_CHANGE_USER	重新登陸（不斷連接）
0x12	COM_BINLOG_DUMP	獲取二進(jìn)制日志信息
0x13	COM_TABLE_DUMP	獲取數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)信息
0x14	COM_CONNECT_OUT	（內(nèi)部線程狀態(tài))
0x15	COM_REGISTER_SLAVE	從服務(wù)器向主服務(wù)器進(jìn)行注冊
0x16	COM_STMT_PREPARE	預(yù)處理SQL語句
0x17	COM_STMT_EXECUTE	執(zhí)行預(yù)處理語句
0x18	COM_STMT_SEND_LONG_DATA	發(fā)送BLOB類型的數(shù)據(jù)
0x19	COM_STMT_CLOSE	銷毀預(yù)處理語句
0x1A	COM_STMT_RESET	清除預(yù)處理語句參數(shù)緩存
0x1B	COM_SET_OPTION	設(shè)置語句選項
0x1C	COM_STMT_FETCH	獲取預(yù)處理語句的執(zhí)行結(jié)果

這里距一個常見的的例子，比如切換數(shù)據(jù)庫： 

use godpan  

相應(yīng)的報文格式則為： 

0x02 0x67 0x6f 0x64 0x70 0x61 0x6e  

其中0x02代表切換數(shù)據(jù)庫命令，后面的字節(jié)則為godpan的16進(jìn)制表達(dá)。

數(shù)據(jù)包類型 

有了以上的基礎(chǔ)，我們基本知道的與MySQL通信之間的方式以及數(shù)據(jù)格式，那么與其通信間到底有哪幾種數(shù)據(jù)包呢？接下去的內(nèi)容是建立在MySQL4.1版本以后，之前版本的數(shù)據(jù)包類型這里不再論述。 

這里主要分為兩個階段，第一個階段是數(shù)據(jù)庫賬戶認(rèn)證階段，第二個階段則是執(zhí)行具體命令階段，我們先來看看前者。

數(shù)據(jù)庫賬戶認(rèn)證階段 

這個階段就是我們平常所說的登錄，主要步驟如下： 

    1.Client與Server進(jìn)行連接

    2.Server向Client發(fā)送Handshake packet

    3.Client與Server發(fā)送Auth packet

    4.Server向Client發(fā)送OK packet或者ERR packet 

這里我們來看一看上面的Handshake packet和Auth packet，OK packet和ERR packet放在另一個階段寫。

Handshake packet 

Handshake packet是由Server向Client發(fā)送的初始化包，因為所有從Server向Client端發(fā)送的包都是一樣的格式，所以前面的四個字節(jié)是包頭，前三位代表Handshake packet具體內(nèi)容的數(shù)據(jù)，另外包序列號為0，很顯然這個包內(nèi)容小于16MB，下面是Handshake packet具體內(nèi)容的格式：

相對包內(nèi)容的位置	長度（字節(jié)）	名稱	描述
0	1	協(xié)議版本	協(xié)議版本的版本號，通常為10（0x0A）
1	len = strlen (server_version) + 1	數(shù)據(jù)庫版本	使用前面的NullTerminatedString格式編碼，長度為數(shù)據(jù)庫版本字符串的長度加上標(biāo)示結(jié)束的的一個字節(jié)
len + 1	4	線程ID	此次連接MySQL Server啟動的線程ID
len + 5	8 + 1（0x00表示結(jié)束)	挑戰(zhàn)隨機數(shù)（第一部分）	用于后續(xù)賬戶密碼驗證
len + 14	2	協(xié)議協(xié)商	用于與客戶端協(xié)商通訊方式
len + 16	1	編碼格式	標(biāo)識數(shù)據(jù)庫目前的編碼方式
len + 17	2	服務(wù)器狀態(tài)	用于表示服務(wù)器狀態(tài)，比如是否是事務(wù)模式或者自動提交模式
len + 19	13	保留字節(jié)	未來可能會用到，預(yù)留字節(jié)
len + 32	12 + 1（0x00表示結(jié)束)	挑戰(zhàn)隨機數(shù)（第二部分）	用于后續(xù)賬戶密碼驗證

 上表就是整個Handshake packet的這個包結(jié)構(gòu)，屬性的含義以及規(guī)范都有相應(yīng)的說明，下面是我本機解析的某次連接數(shù)據(jù)庫的Handshake packet包，僅供參考： 

{protocolVersion=10, serverVersion='5.7.13', threadId=4055, scramble=[49, 97, 80, 3, 35, 118, 45, 15, 5, 118, 9, 11, 124, 93, 93, 5, 31, 47, 111, 109, 0, 0, 0, 0, 0], serverCapabilities=65535, serverLanguage=33, serverStatus=2} 

Auth packet 

Auth packet是由Client向Server發(fā)送的認(rèn)證包，用于驗證數(shù)據(jù)庫賬戶登錄，相應(yīng)內(nèi)容的格式：

相對包內(nèi)容的位置	長度（字節(jié)）	名稱	描述
0	4	協(xié)議協(xié)商	用于與服務(wù)端協(xié)商通訊方式
4	4	消息最長長度	客戶端可以發(fā)送或接收的最長長度，0表示不做任何限制
8	1	字符編碼	客服端字符編碼方式
9	23	保留字節(jié)	未來可能會用到，預(yù)留字節(jié)，用0代替

 

32 |不定| 認(rèn)證字符串 | 主要有三部分內(nèi)容<br> <li>用戶名：NullTerminatedString格式編碼</li><li>加密后的密碼：LengthEncodedString格式編碼</li><li>數(shù)據(jù)庫名稱（可選）：NullTerminatedString格式編碼</li> 

這部分內(nèi)容是由客戶端自己生成，所以說如果我們?nèi)绻獙懸粋€程序連接數(shù)據(jù)庫，那么這個包就得按照這個格式，不然服務(wù)端將會無法識別。

命令執(zhí)行階段 

在我們正確連接數(shù)據(jù)庫后，我們就要執(zhí)行相應(yīng)的命令了，比如切換數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行CRUD操作等，這個階段主要分為兩步，Client發(fā)送命令（上文已經(jīng)給出，下面不再討論），Server端接收命令執(zhí)行相應(yīng)的操作，我們主要關(guān)心Server端向我們發(fā)送數(shù)據(jù)包，可分為4類和一個最基礎(chǔ)的報文結(jié)構(gòu)Data Field： 

• Data Field：包數(shù)據(jù)的一個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；
• OK包(包括PREPARE_OK)：Server端發(fā)送正確處理信息的包，包頭標(biāo)識為0x00；
• Error包： Server端發(fā)送錯誤信息的包，包頭標(biāo)識為0xFF；
• EOF包：用于Server向Client發(fā)送結(jié)束包，包頭標(biāo)識為0xFE；
• Result Set包：用于Server向Client發(fā)送的查詢結(jié)果包； 

Data Field 

Data Field是Server回應(yīng)包里的一個核心，主要是數(shù)據(jù)的一種編碼結(jié)構(gòu)，跟我之前講的LengthEncodedInteger和LengthEncodedString很類似，也主要分為三個部分

最小數(shù)據(jù)長度（包含）	最大數(shù)據(jù)長度（不包含）	數(shù)據(jù)長度	格式
1	251	1個字節(jié)	1字節(jié) + 具體數(shù)據(jù)
251	2^16	2個字節(jié)	0xFC + 2個字節(jié)數(shù)據(jù)長度 + 具體數(shù)據(jù)
2^16	2^24	4個字節(jié)	0xFD + 4個字節(jié)數(shù)據(jù)長度 + 具體數(shù)據(jù)
2^24	2^64	8個字節(jié)	0xFE + 8個字節(jié)數(shù)據(jù)長度 + 具體數(shù)據(jù)
NULL	NULL	0個字節(jié)	0xFB

要注意的一點是如果出現(xiàn)0xFB（251）開頭說明這個數(shù)據(jù)對應(yīng)的是MySQL中的NULL。

OK 包 

普通的OK包（PREPARE_OK包后面會講到）會在以下幾種情況下產(chǎn)生，由Server發(fā)送給相應(yīng)的接收方： 

• COM_PING: 連接或者測試數(shù)據(jù)庫
• COM_QUERY： 不需要查詢結(jié)果集的操作，比如INSERT, UPDATE, or ALTER TABLE
• COM_REFRESH： 數(shù)據(jù)刷新
• COM_REGISTER_SLAVE： 注冊從服務(wù)器 

OK 包的主要結(jié)構(gòu)：

相對包內(nèi)容的位置	長度（字節(jié)）	名稱	描述
0	1	包頭標(biāo)識	0x00 代表這是一個OK 包
1	rows_len	影響行數(shù)	相應(yīng)操作影響的行數(shù)，比如一個Update操作的記錄是5條，那么這個值就為5
1 + rows_len	id_len	自增id	插入一條記錄時，如果是自增id的話，返回的id值
1 + rows_len + id_len	2	服務(wù)器狀態(tài)	用于表示服務(wù)器狀態(tài)，比如是否是事務(wù)模式或者自動提交模式
3 + rows_len + id_len	2	警告數(shù)	上次命令引起的警告數(shù)
5 + rows_len + id_len	msg_len	額外信息	此次操作的一些額外信息

下面是我本機解析的某次正確連接數(shù)據(jù)庫后的OK packet包，僅供參考： 

OK{affectedRows=0, insertId=0, serverStatus=2, message='....'}  

Error 包 

顧名思義Error 包就是當(dāng)出現(xiàn)錯誤的時候返回的信息，比如賬戶驗證不通過，查詢命令不合法，非空字段未指定值等相關(guān)操作，Server端都會向Client端發(fā)送Error 包。 

Error 包的主要結(jié)構(gòu)：

相對包內(nèi)容的位置	長度（字節(jié)）	名稱	描述
0	1	包頭標(biāo)識	0xFF 代表這是一個Error 包
1	2	錯誤代碼	該錯誤的相應(yīng)錯誤代碼
3	1	標(biāo)識位	SQL執(zhí)行狀態(tài)標(biāo)識位，用'#'進(jìn)行標(biāo)識
4	5	執(zhí)行狀態(tài)	SQL的具體執(zhí)行狀態(tài)
9	msg_len	錯誤信息	具體的錯誤信息

 比如我們現(xiàn)在已經(jīng)連接了數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行 

 

use test_database;  

但是我們數(shù)據(jù)庫中并沒有test_database這個數(shù)據(jù)庫，我們將會得到相應(yīng)的錯誤信息，下面是我本機解析的Error packet包，僅供參考： 

Error{errno=1046, sqlState='3D000', message='No database selected'}  

EOF Packet 

EOF Packet是用于標(biāo)識某個階段數(shù)據(jù)結(jié)束的標(biāo)志包，會在一下幾種情況中產(chǎn)生： 

• 結(jié)果集中字段信息結(jié)束的時候；
• 結(jié)果集中列信息結(jié)束的時候；
• 服務(wù)器確認(rèn)停止服務(wù)的時候；
• 客戶端發(fā)送COM_SET_OPTION and COM_DEBUG命令后，服務(wù)器回應(yīng)的時候；
• 服務(wù)器請求使用MySQL4.1版本之前的認(rèn)證方式的時候； 

EOF 包的主要結(jié)構(gòu)：

相對包內(nèi)容的位置	長度（字節(jié)）	名稱	描述
0	1	包頭標(biāo)識	0xFE 代表這是一個EOF 包
1	2	警告數(shù)	上次命令引起的警告數(shù)
3	2	服務(wù)器狀態(tài)

 這里要注意的一點，我們上面分析了Data Field的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)它是用0xFE作為長度需要8個字節(jié)編碼值得標(biāo)識頭，所以我們在判斷一個包是否是EOF 包的時候，需要下面兩個條件： 

• 標(biāo)識頭（第一個字節(jié)）為0xFE；
• 包的總長度小于9個字節(jié)； 

Result Set包 

Result Set包產(chǎn)生于我們每次數(shù)據(jù)庫執(zhí)行需要返回結(jié)果集的時候，Server端發(fā)送給我們的包，比如平常的SELECT,SHOW等命令，Result Set包相對比較復(fù)雜，主要包含以下五個方面：

內(nèi)容	含義
Result Set Header	返回數(shù)據(jù)的列數(shù)量
Field	返回數(shù)據(jù)的列信息（多個）
EOF	列結(jié)束
Row Data	行數(shù)據(jù)（多個）
EOF	數(shù)據(jù)結(jié)束

我們逐個來分析，首先我們來看Result Set Header。

Result Set Header 

Result Set Header表示返回數(shù)據(jù)的列數(shù)量以及一些額外的信息，其主要結(jié)構(gòu)為：

長度	含義
1-9字節(jié)	數(shù)據(jù)的列數(shù)量（LengthEncodedInteger編碼格式）
1-9字節(jié)	額外信息（LengthEncodedInteger編碼格式）

Field 

Field表示Result Set中數(shù)據(jù)列的具體信息，可出現(xiàn)多次，具體次數(shù)取決于Result Set Header中數(shù)據(jù)的列數(shù)量，它的主要結(jié)構(gòu)為：

長度	含義
4	通常為ASCIIz字符串def

 

1.     | 數(shù)據(jù)庫名稱（Data Field）
2.     | 假如查詢指定了表別名，就是表別名（Data Field）
3.     | 原始的表名（Data Field）
4.     | 假如查詢指定了列別名，就是列別名（Data Field）
5.     | 原始的列名（Data Field） 

1 | 標(biāo)識位，通常為12，表示接下去的12個字節(jié)是具體的field內(nèi)容

2 | field的編碼

4 | field的長度

1 | field的類型

2 | field的標(biāo)識

2 | field值的的小數(shù)點精度

2 | 預(yù)留字節(jié)

 

    | 可選元素，如果存在，則表示該field的默認(rèn)值 

其中field的類型與標(biāo)識具體定義和對應(yīng)變量含義可參考這篇文章：MySQL協(xié)議分析

EOF 包 

這里的EOF包是標(biāo)識這列信息的結(jié)束，具體結(jié)構(gòu)信息參考上面的EOF包解釋。

Row Data 

Row Data含著的是我們需要獲取的數(shù)據(jù)，一個Result Set包里面包含著多個Row Data結(jié)構(gòu)(得到的數(shù)據(jù)可能多行)，每個Row Data中包含著多個字段值，它們之間沒有間隔，比如我們現(xiàn)在查詢到的數(shù)據(jù)為（id: 1, name: godpan) 那么Row Data內(nèi)容為（1，godpan),這兩個值是連在一起的，對應(yīng)的值都用LengthEncodedString編碼。

EOF 包 

等待Row Data發(fā)送完之后，Server最后會向Client端發(fā)送一個EOF包，標(biāo)識所有的行數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢。

PREPARE_OK包 

PREPARE_OK包產(chǎn)生在Client端向Server發(fā)送預(yù)處理SQL語句，Server進(jìn)行正確回應(yīng)的時候，大家寫寫Java的時候肯定用過PreparedStatement，這里PreparedStatement的功能就是進(jìn)行SQL的預(yù)處理，預(yù)處理的優(yōu)點比較多，比如效率高，防SQL注入等，有興趣的同學(xué)可以自己去學(xué)習(xí)下。下面是PREPARE_OK包的結(jié)構(gòu)：

長度	含義
1	0x00（標(biāo)識是一個OK包）
4	statement_handler_id（預(yù)處理語句id）
2	number of columns in result set（結(jié)果集中列的數(shù)量）
2	number of parameters in query（查詢語句中參數(shù)的數(shù)量）
1	0x00 (填充值)
2	警告數(shù)

比如我現(xiàn)在執(zhí)執(zhí)行下面的語句： 

PreparedStatement ps = connection.prepareStatement("SELECT * FROM `godpan_fans` where id=?"); 
 
ps.setInteger(1, 1); 
 
ps.executeQuery();  

得到下面的PREPARE_OK包，僅供參考： 

PSOK{statementId=1, columns=5, parameters=1}  

如果上面的columns大于0，以及parameters大于0，則將有額外的兩個包傳輸，分別是columns的信息以及parameters的信息，對應(yīng)信息結(jié)構(gòu)：

內(nèi)容	含義
Field	columns信息（多個）
EOF	columns信息結(jié)束
Field	parameters（多個）
EOF	parameters結(jié)束

到此整個PREPARE_OK包發(fā)送完畢。

Row Data Binary 

這個包跟上面提到的Row Data包有什么差別呢？主要有兩點： 

• 用不同的方式定義NULL；
• 數(shù)據(jù)編碼不再單純的使用LengthEncodedString，而是根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同進(jìn)行相應(yīng)的編碼； 

后面我會分別解釋這兩點，我們先來看看它的結(jié)構(gòu)：

相對包內(nèi)容的位置	長度（字節(jié)）	名稱	描述
0	1	包頭標(biāo)識	0x00
1	(col_count+7+2)/8	Null Bit Map	前兩位為預(yù)留字節(jié)，主要用于區(qū)別與其他的幾種包（OK，ERROR，EOF），在MySQL 5之后這兩個字節(jié)都為0X00，其中col_count為列的數(shù)量
(col_count+7+2)/8 + 1	n	column values	具體的列值，重復(fù)多次，根據(jù)值類型編碼

現(xiàn)在我們來看一下它的兩個特點，首先我們來看它是如何來定義NULL的，首先我們看到他的結(jié)構(gòu)中有一個Null Bit Map，除去兩個標(biāo)識位，真正用于標(biāo)識數(shù)據(jù)信息的就是(col_count+7)/8位字節(jié)，這里我先給出結(jié)論，后面再給大家具體分析：

參數(shù)個數(shù)	長度（字節(jié)）	具體值范圍	描述
1-8	1	-1, 2^n組合	1 = 2^0表示第一個參數(shù)為NULL，3 = 2^0 + 2^1表示第一個和第二參數(shù)為NULL...

上面給出了標(biāo)識NULL的基本算法，原則是哪個參數(shù)（次序為n)為NULL，則Null Bit Map相應(yīng)的值加上2^n,8個參數(shù)為一個周期，以此類推。 

接著我們來看一下第二點，是如何用具體值類型來對相應(yīng)的值進(jìn)行編碼的，這里主要分為三類，基本數(shù)據(jù)類型，時間類型，字符串類型； 

• 基本數(shù)據(jù)類型：比如TINYINT使用一個字節(jié)編碼，F(xiàn)LOAT使用四個字節(jié)，DOUBLE使用8個字節(jié)等；
• 時間類型：使用類似LengthEncodedString的編碼方式編碼，具體可參考MySQL_PROTOCOL；
• 字符串類：不屬于上面兩類的都屬于字符串類型，使用普通的LengthEncodedString； 

Execute包 

Execute包顧名思義是一個執(zhí)行包，它是由Client端發(fā)送到Server端的，但它和普通的命令又有點不同，它主要是用來執(zhí)行預(yù)處理語句，并會攜帶相應(yīng)參數(shù)，具體結(jié)構(gòu)如下：

長度	含義
1	COM_EXECUTE（標(biāo)識是一個Execute包）
4	預(yù)處理語句id
1	游標(biāo)類型
4	預(yù)留字節(jié)
0	接下去的內(nèi)容只有在有參數(shù)的情況下
(param_count+7)/8	null_bit_map（描述參數(shù)中NULL的情況）
1	參數(shù)綁定情況
n*2	參數(shù)類型（依次存儲）
n	參數(shù)具體值（非NULL)（依次存儲，使用Row Data Binary方式編碼）

Execute包從Client端發(fā)送到Server端后可能會得到以下幾個結(jié)果： 

• OK包
• ERROR包
• Result Set包（可能多個） 

我們需要根據(jù)包的不同類型來進(jìn)行不同的處理。

總結(jié) 

本篇文章主要講述了MySQL的連接方式，通信過程及協(xié)議，以及傳輸包的基本格式和相關(guān)傳輸包的類型，內(nèi)容相對來說，比較多也比較復(fù)雜，我也是將近三周才寫完，但總體按照我自學(xué)的思路走，不會太繞，有些點可能需要細(xì)心思考下，寫的有誤的地方也希望大家能指正，希望對大家有所幫助，后面可能會寫幾個實例和大家一起學(xué)習(xí)。