一、前言

一直是想知道一條SQL語句是怎么被執(zhí)行的，它執(zhí)行的順序是怎樣的，然后查看總結(jié)各方資料，就有了下面這一篇博文了。

本文將從MySQL總體架構(gòu)--->查詢執(zhí)行流程--->語句執(zhí)行順序來探討一下其中的知識(shí)。

二、MySQL架構(gòu)總覽

架構(gòu)***看圖，再配上必要的說明文字。

下圖根據(jù)參考書籍中一圖為原本，再在其上添加上了自己的理解。

 

從上圖中我們可以看到，整個(gè)架構(gòu)分為兩層，上層是MySQLD的被稱為的‘SQL Layer’，下層是各種各樣對(duì)上提供接口的存儲(chǔ)引擎，被稱為‘Storage Engine Layer’。其它各個(gè)模塊和組件，從名字上就可以簡單了解到它們的作用，這里就不再累述了。

三、查詢執(zhí)行流程

下面再向前走一些，容我根據(jù)自己的認(rèn)識(shí)說一下查詢執(zhí)行的流程是怎樣的：

1、連接

1.1、客戶端發(fā)起一條Query請(qǐng)求，監(jiān)聽客戶端的‘連接管理模塊’接收請(qǐng)求;

1.2、將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到‘連接進(jìn)/線程模塊’;

1.3、調(diào)用‘用戶模塊’來進(jìn)行授權(quán)檢查;

1.4通過檢查后，‘連接進(jìn)/線程模塊’從‘線程連接池’中取出空閑的被緩存的連接線程和客戶端請(qǐng)求對(duì)接，如果失敗則創(chuàng)建一個(gè)新的連接請(qǐng)求;

2、處理

2.1、先查詢緩存，檢查Query語句是否完全匹配，接著再檢查是否具有權(quán)限，都成功則直接取數(shù)據(jù)返回;

2.2、上一步有失敗則轉(zhuǎn)交給‘命令解析器’，經(jīng)過詞法分析，語法分析后生成解析樹;

2.3、接下來是預(yù)處理階段，處理解析器無法解決的語義，檢查權(quán)限等，生成新的解析樹;

2.4、再轉(zhuǎn)交給對(duì)應(yīng)的模塊處理;

2.5、如果是SELECT查詢還會(huì)經(jīng)由‘查詢優(yōu)化器’做大量的優(yōu)化，生成執(zhí)行計(jì)劃;

2.6、模塊收到請(qǐng)求后，通過‘訪問控制模塊’檢查所連接的用戶是否有訪問目標(biāo)表和目標(biāo)字段的權(quán)限;

2.7、有則調(diào)用‘表管理模塊’，先是查看table cache中是否存在，有則直接對(duì)應(yīng)的表和獲取鎖，否則重新打開表文件;

2.8、根據(jù)表的meta數(shù)據(jù)，獲取表的存儲(chǔ)引擎類型等信息，通過接口調(diào)用對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)引擎處理;

2.9、上述過程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)變化的時(shí)候，若打開日志功能，則會(huì)記錄到相應(yīng)二進(jìn)制日志文件中;

3、結(jié)果

3.1、Query請(qǐng)求完成后，將結(jié)果集返回給‘連接進(jìn)/線程模塊’;

3.2、返回的也可以是相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)識(shí)，如成功或失敗等;

3.3、‘連接進(jìn)/線程模塊’進(jìn)行后續(xù)的清理工作，并繼續(xù)等待請(qǐng)求或斷開與客戶端的連接;

4、一圖小總結(jié)

 

 

四、SQL解析順序

接下來再走一步，讓我們看看一條SQL語句的前世今生。

首先看一下示例語句：

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 >  

然而它的執(zhí)行順序是這樣的：

 

 

雖然自己沒想到是這樣的，不過一看還是很自然和諧的，從哪里獲取，不斷的過濾條件，要選擇一樣或不一樣的，排好序，那才知道要取前幾條呢。

既然如此了，那就讓我們一步步來看看其中的細(xì)節(jié)吧。

1、準(zhǔn)備工作

1.1、創(chuàng)建測試數(shù)據(jù)庫 

 

 

create database testQuery  

1.2、創(chuàng)建測試表 

 

 

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;  

1.3、插入數(shù)據(jù) 

 

 

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);  

1.4、***想要的結(jié)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;  

現(xiàn)在開始SQL解析之旅吧!

2、FROM

當(dāng)涉及多個(gè)表的時(shí)候，左邊表的輸出會(huì)作為右邊表的輸入，之后會(huì)生成一個(gè)虛擬表VT1。

2.1、(1-J1)笛卡爾積

計(jì)算兩個(gè)相關(guān)聯(lián)表的笛卡爾積(CROSS JOIN) ，生成虛擬表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)  

2.2、(1-J2)ON過濾

基于虛擬表VT1-J1這一個(gè)虛擬表進(jìn)行過濾，過濾出所有滿足ON 謂詞條件的列，生成虛擬表VT1-J2。

注意：這里因?yàn)檎Z法限制，使用了'WHERE'代替，從中讀者也可以感受到兩者之間微妙的關(guān)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)  

2.3、(1-J3)添加外部列

如果使用了外連接(LEFT,RIGHT,FULL)，主表(保留表)中的不符合ON條件的列也會(huì)被加入到VT1-J2中，作為外部行，生成虛擬表VT1-J3。 

 

 

mysql> SELECT 
    -> * 
    -> FROM 
    -> table1 AS a 
    -> LEFT OUTER 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)  

下面從網(wǎng)上找到一張很形象的關(guān)于‘SQL JOINS'的解釋圖，如若侵犯了你的權(quán)益，請(qǐng)勞煩告知?jiǎng)h除，謝謝。

 

 

2、WHERE

對(duì)VT1過程中生成的臨時(shí)表進(jìn)行過濾，滿足WHERE子句的列被插入到VT2表中。

注意：

此時(shí)因?yàn)榉纸M，不能使用聚合運(yùn)算;也不能使用SELECT中創(chuàng)建的別名;

與ON的區(qū)別：

如果有外部列，ON針對(duì)過濾的是關(guān)聯(lián)表，主表(保留表)會(huì)返回所有的列;

如果沒有添加外部列，兩者的效果是一樣的;

應(yīng)用：

對(duì)主表的過濾應(yīng)該放在WHERE;

對(duì)于關(guān)聯(lián)表，先條件查詢后連接則用ON，先連接后條件查詢則用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

這個(gè)子句會(huì)把VT2中生成的表按照GROUP BY中的列進(jìn)行分組。生成VT3表。

注意：

其后處理過程的語句，如SELECT,HAVING，所用到的列必須包含在GROUP BY中，對(duì)于沒有出現(xiàn)的，得用聚合函數(shù);

原因：

GROUP BY改變了對(duì)表的引用，將其轉(zhuǎn)換為新的引用方式，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行下一級(jí)邏輯操作的列會(huì)減少;

我的理解是：

根據(jù)分組字段，將具有相同分組字段的記錄歸并成一條記錄，因?yàn)槊恳粋€(gè)分組只能返回一條記錄，除非是被過濾掉了，而不在分組字段里面的字段可能會(huì)有多個(gè)值，多個(gè)值是無法放進(jìn)一條記錄的，所以必須通過聚合函數(shù)將這些具有多值的列轉(zhuǎn)換成單值; 

 

 

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

這個(gè)子句對(duì)VT3表中的不同的組進(jìn)行過濾，只作用于分組后的數(shù)據(jù)，滿足HAVING條件的子句被加入到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

這個(gè)子句對(duì)SELECT子句中的元素進(jìn)行處理，生成VT5表。

(5-J1)計(jì)算表達(dá)式 計(jì)算SELECT 子句中的表達(dá)式，生成VT5-J1

(5-J2)DISTINCT

尋找VT5-1中的重復(fù)列，并刪掉，生成VT5-J2

如果在查詢中指定了DISTINCT子句，則會(huì)創(chuàng)建一張內(nèi)存臨時(shí)表(如果內(nèi)存放不下，就需要存放在硬盤了)。這張臨時(shí)表的表結(jié)構(gòu)和上一步產(chǎn)生的虛擬表VT5是一樣的，不同的是對(duì)進(jìn)行DISTINCT操作的列增加了一個(gè)唯一索引，以此來除重復(fù)數(shù)據(jù)。 

 

 

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

從VT5-J2中的表中，根據(jù)ORDER BY 子句的條件對(duì)結(jié)果進(jìn)行排序，生成VT6表。

注意：

唯一可使用SELECT中別名的地方; 

 

 

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 DESC; 
+-----+-------+ 
| uid | total | 
+-----+-------+ 
| ccc |     1 | 
| ddd |     0 | 
+-----+-------+ 
2 rows in set (0.00 sec)  

7、LIMIT

LIMIT子句從上一步得到的VT6虛擬表中選出從指定位置開始的指定行數(shù)據(jù)。

注意：

offset和rows的正負(fù)帶來的影響;

當(dāng)偏移量很大時(shí)效率是很低的，可以這么做：

采用子查詢的方式優(yōu)化，在子查詢里先從索引獲取到***id，然后倒序排，再取N行結(jié)果集

采用INNER JOIN優(yōu)化，JOIN子句里也優(yōu)先從索引獲取ID列表，然后直接關(guān)聯(lián)查詢獲得最終結(jié)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)  

至此SQL的解析之旅就結(jié)束了，上圖總結(jié)一下：