我們經(jīng)常會(huì)在一起討論怎樣優(yōu)化 SQL、怎樣優(yōu)化數(shù)據(jù)庫，那么請問你知道執(zhí)行一條 SQL 的過程中都經(jīng)過了哪些動(dòng)作嗎？如果不知道的話，又怎么去優(yōu)化 SQL、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫呢？為了更好地優(yōu)化 MySQL 數(shù)據(jù)庫，接下來我們就來討論一下執(zhí)行一條 SQL 都經(jīng)過哪些步驟。

為了方便理解，在介紹 SQL 執(zhí)行流程之前，我們先通過一張圖，來詳細(xì)闡述一下 SQL 執(zhí)行流程。

由上圖，可以得出：在 MySQL 中，我們大致可以分為三個(gè)部分，分別是MySQL 客戶端、MySQL 服務(wù)端和存儲(chǔ)層。其中，存儲(chǔ)層主要是硬件層面，不在今天討論的范圍內(nèi)，所以這里我們主要討論前兩者。

一、MySQL 客戶端

我們應(yīng)該都聽說過 MySQL 數(shù)據(jù)庫支持很多編程語言的 API 接口，其實(shí)這句話底層的含義是很多編程語言是內(nèi)置 MySQL 客戶端。除此之外，MySQL 還有一個(gè)常用的客戶端就是 MySQL 數(shù)據(jù)庫自帶的一個(gè) mysql 命令，這個(gè)命令使用如下：

$ mysql -u$username -p$password -h$host -P$port
備注：
    - username 是用戶名
    - password 是密碼
    - host 是 MySQL 服務(wù)端地址
    - port 是 MySQL 服務(wù)端端口
復(fù)制代碼

一條 SQL 執(zhí)行的第一步是由 MySQL 客戶端發(fā)送到 MySQL 服務(wù)端。在這個(gè)步驟中直接影響數(shù)據(jù)速度的是網(wǎng)絡(luò)，所以，數(shù)據(jù)庫服務(wù)端和客戶端之間最好要有良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。不過，網(wǎng)絡(luò)不屬于本次討論的重點(diǎn)，這里不做過多的討論。我們重點(diǎn)討論一下 MySQL 中的各個(gè)模塊對于數(shù)據(jù)庫速度的影響。

嚴(yán)格來說，MySQL 連接池屬于 MySQL 服務(wù)端的模塊，因其跟 MySQL 客戶端關(guān)系密切，我將其拿到 MySQL 客戶端中來介紹。

MySQL 客戶端成功連接 MySQL 服務(wù)端之后，MySQL 服務(wù)端的連接池會(huì)對客戶端的連接進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證，當(dāng)權(quán)限驗(yàn)證通過之后，MySQL 服務(wù)端會(huì)將客戶端的鏈接記錄在服務(wù)端的連接池中，之后的各種操作將不再進(jìn)行權(quán)限認(rèn)證。

這里你肯定會(huì)有疑問：為什么 MySQL 要增加一個(gè)連接池模塊呢？直接連接 MySQL 服務(wù)端不是更簡單且高效嗎？下面我們就來分析一下。

每一次操作數(shù)據(jù)庫，都需要有一個(gè) MySQL 客戶端和服務(wù)端之間的鏈接，創(chuàng)建一個(gè)鏈接就會(huì)有一定的時(shí)間消耗；當(dāng)在高并發(fā)的情況下，每一次訪問數(shù)據(jù)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)鏈接，這樣就會(huì)持續(xù)創(chuàng)建很多重復(fù)的數(shù)據(jù)庫鏈接，很沒有必要而且大量的創(chuàng)建鏈接可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫內(nèi)存溢出等問題。

為了解決這個(gè)問題，MySQL 數(shù)據(jù)庫就提供了一個(gè)鏈接池模塊，主要用來保存和安全校驗(yàn)連接過來的客戶端，當(dāng)一個(gè)客戶端連接成功之后，并不會(huì)立即釋放該連接，而是會(huì)將該鏈接保存在連接池中，這樣下一次同一個(gè)客戶端連接過來就不需要再重復(fù)創(chuàng)建連接和安全驗(yàn)證了，可以在很大程度上降低數(shù)據(jù)庫的資源消耗并且減少連接數(shù)據(jù)的延時(shí)。

二、MySQL 服務(wù)端

在 MySQL 服務(wù)端中，SQL 執(zhí)行過程中是需要經(jīng)過很多模塊的，其中比較重要的模塊是緩存、SQL 解析器、查詢優(yōu)化器以及 SQL 執(zhí)行器等模塊。下面我來詳細(xì)介紹一下。

1. 查詢緩存

在 MySQL 數(shù)據(jù)庫中，如果開啟了緩存查詢，每一次的查詢都會(huì)在緩存器中以 KV 形式緩存一份。一條 SQL 在執(zhí)行過程中，如果命中了緩存，就會(huì)跳過 SQL 解析器、查詢優(yōu)化器以及 SQL 執(zhí)行器，并且立即返回?cái)?shù)據(jù)，這樣做的目的主要是提高數(shù)據(jù)庫的性能。

其實(shí) MySQL 數(shù)據(jù)庫是將緩存以哈希的形式保存在內(nèi)存中的一個(gè)引用表中，并且把本次查詢的 SQL、數(shù)據(jù)庫名稱以及協(xié)議的 hash 值作為 key，這樣做的主要目的是下一次同一個(gè)查詢過來之后可以直接命中查詢。

不過緩存并不是永恒不變的，也會(huì)失效，我總結(jié)了以下幾個(gè)緩存失效的情況：

• 該條緩存對應(yīng)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)表發(fā)生變化時(shí)，緩存就會(huì)自動(dòng)失效；
• 查詢過程中有變化的數(shù)據(jù)時(shí)，是不會(huì)創(chuàng)建緩存的，例如 now()。

所以，在使用 MySQL 數(shù)據(jù)庫查詢的時(shí)候，要盡量避免更改數(shù)據(jù)和使用有變化的數(shù)據(jù)。

那么，既然緩存能夠提高 MySQL 數(shù)據(jù)的性能，應(yīng)該怎么設(shè)置開啟緩存呢？首先，我們可以使用SHOW VARIABLES LIKE '%query_cache%';來查詢緩存的配置項(xiàng)：

-- 查詢緩存配置項(xiàng)
mysql> SHOW VARIABLES LIKE '%query_cache%';
+------------------------------+---------+
| Variable_name                | Value   |
+------------------------------+---------+
| have_query_cache             | YES     |
| query_cache_limit            | 1048576 |
| query_cache_min_res_unit     | 4096    |
| query_cache_size             | 1048576 |
| query_cache_type             | OFF     |
| query_cache_wlock_invalidate | OFF     |
+------------------------------+---------+
6 rows in set (0.01 sec)

其中，query_cache_type有三個(gè)選項(xiàng)，分別是：

• OFF（0）：關(guān)閉緩存。
• ON（1）：開啟緩存。
• DEMAND（2）：按需開啟緩存，加上 SQL_CACHE 關(guān)鍵字才會(huì)緩存。

所以，要開啟查詢緩存可以在 MySQL 數(shù)據(jù)庫的配置文件 my.cnf 中添加query_cache_type = 1即可。如果需要使用 DEMAND 的話，就需要配置成query_cache_type = 2。如果需要緩存的話，就需要增加SQL_CACHE關(guān)鍵字，具體操作如下：

mysql> select SQL_CACHE * from info;
+----+--------------+
| id | name         |
+----+--------------+
|  1 | 小仙女       |
|  2 | 小帥哥       |
|  3 | 鐵錘妹妹     |
+----+--------------+
3 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

2. SQL 解析器

當(dāng)沒有命中緩存時(shí)，這個(gè)時(shí)候 MySQL 數(shù)據(jù)庫就得去查詢數(shù)據(jù)了。在查詢之前必須解析客戶端發(fā)送過來的以一系列字符串和空格組成的 SQL，此時(shí)就必須用到 MySQL 數(shù)據(jù)庫中的另一個(gè)模塊：SQL 解析器。

SQL 解析器的主要功能是解析客戶端發(fā)送過來的 SQL，就比如匹配到 SQL 中是以 select 開頭的，那就可以認(rèn)定其為查詢語句；以 insert 開頭的 SQL，就可以認(rèn)定其為插入語句。但如果在判斷的過程中，出現(xiàn)了匹配不到的這種情況，就會(huì)報(bào)出ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax;的錯(cuò)誤。具體如下：

mysql> elect * from info;
ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'elect * from info' at line 1

一般情況下，具體的錯(cuò)誤信息都是在最后邊的單引號內(nèi)，具體問題具體對待。

3. 查詢優(yōu)化器

查詢優(yōu)化器，顧名思義就是優(yōu)化 SQL 的執(zhí)行效率，也就是說查詢優(yōu)化器的具體功能是為了找到 SQL 的最佳執(zhí)行方案。

在 MySQL 數(shù)據(jù)庫中的查詢優(yōu)化器優(yōu)化 SQL 具體有兩個(gè)方面，分別是邏輯層面和物理層面。

物理層面主要是跟硬件有關(guān)，很難通過邏輯去優(yōu)化，所以這里我們從邏輯層面說明一下。

邏輯層面的優(yōu)化主要有命中索引優(yōu)化、順序優(yōu)化、排序優(yōu)化等。例如連表查詢，具體如下：

mysql> select * from province inner join city on city.fid = province.id where province.id = 1;
+----+-----------+----+--------------+------+
| id | name      | id | name         | fid  |
+----+-----------+----+--------------+------+
|  1 | 上海市    |  1 | 徐匯區(qū)         |    1 |
|  1 | 上海市    |  2 | 浦東新區(qū)       |    1 |
+----+-----------+----+--------------+------+
2 rows in set (0.00 sec)

上面的 SQL 連接 province 和 city 兩個(gè)數(shù)據(jù)表，在內(nèi)存中，有如下兩種情況。

• 第一種情況：首先查詢 province 表中 id 為 1 的數(shù)據(jù)，然后再查詢 city 表中 fid 為 1 的數(shù)據(jù)。
• 第二種情況：首先查詢 city 表中的所有數(shù)據(jù)，然后再判斷 city 表中的 fid 是否等于 1。

這兩種情況的結(jié)果是一樣的，這個(gè)時(shí)候查詢優(yōu)化器內(nèi)部通過算法的方式判斷哪個(gè)方案的效率更高，進(jìn)而選擇哪個(gè)方案。

4. SQL 執(zhí)行器

當(dāng)分析完 SQL 并且選擇合適的方案之后，就開始執(zhí)行 SQL 了，執(zhí)行 SQL 就需要使用 MySQL 數(shù)據(jù)庫提供的 SQL 執(zhí)行器模塊。

SQL 執(zhí)行模塊首先會(huì)判斷當(dāng)前用戶是否對該表有相關(guān)的操作權(quán)限（如果命中了緩存，將會(huì)在返回緩存數(shù)據(jù)之前進(jìn)行權(quán)限認(rèn)證）。權(quán)限判斷通過之后才會(huì)調(diào)用存儲(chǔ)引擎去操作對應(yīng)的數(shù)據(jù)表，然后將操作的結(jié)果返回。

總結(jié)

在這篇文章中，我們按照 SQL 的執(zhí)行順序介紹了一條 SQL 從客戶端到返回?cái)?shù)據(jù)期間經(jīng)過的各個(gè)模塊。這里我簡單將各個(gè)要點(diǎn)匯總一下。

• MySQL 客戶端主要是用來將 SQL 發(fā)送至服務(wù)端的一個(gè)模塊。
• 連接池主要是用來保存成功連接 MySQL 服務(wù)端的鏈接的，這樣做的好處是可以防止數(shù)據(jù)庫連接短時(shí)間內(nèi)不斷重復(fù)創(chuàng)建，減少了資源浪費(fèi)，提高了數(shù)據(jù)庫的訪問速度。
• 數(shù)據(jù)庫緩存模塊是將之前訪問過的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，這樣做的好處是避免相同的一個(gè)任務(wù)重復(fù)執(zhí)行的問題，可以提高數(shù)據(jù)庫速度，并且也可以降低數(shù)據(jù)庫資源消耗。
• SQL 解析器主要是用于解析 SQL 的，搞清楚這條 SQL 的具體目的——查詢還是更新數(shù)據(jù)。
• SQL 優(yōu)化器是通過內(nèi)部的算法選擇執(zhí)行這條 SQL 效率最高的方案。
• 搞清了 SQL 的具體操作，也選擇了最優(yōu)的執(zhí)行方案，最后就開始執(zhí)行 SQL，SQL 執(zhí)行器的主要作用除了調(diào)用存儲(chǔ)引擎接口獲取數(shù)據(jù)之外，還有權(quán)限認(rèn)證的作用。

至此，一條 SQL 的生命周期就結(jié)束了。

在實(shí)際應(yīng)用中，我建議 SQL 緩存最好設(shè)置成按需開啟（默認(rèn)是關(guān)閉狀態(tài)） ，原因是 MySQL 中的某一個(gè)表更新會(huì)導(dǎo)致與這個(gè)表相關(guān)的所有緩存全部失效，這樣更新數(shù)據(jù)庫時(shí)的開銷就會(huì)額外增加很多。

到此這篇關(guān)于MySql執(zhí)行流程與生命周期詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySql生命周期內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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