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本篇文章會分析下一個 sql 語句在 MySQL 中的執行流程，包括 sql 的查詢在 MySQL 內部會怎麼流轉，sql 語句的更新是怎麼完成的。
在分析之前我會先帶着你看看 MySQL 的基礎架構，知道了 MySQL 由那些組件組成已經這些組件的作用是什麼，可以幫助我們理解和解決這些問題。
一 MySQL 基礎架構分析
1.1 MySQL 基本架構概覽
下圖是 MySQL 的一個簡要架構圖，從下圖你可以很清晰的看到用戶的 SQL 語句在 MySQL 內部是如何執行的。
先簡單介紹一下下圖涉及的一些組件的基本作用幫助大家理解這幅圖，在 1.2 節中會詳細介紹到這些組件的作用。
- 連接器： 身份認證和權限相關(登錄 MySQL 的時候)。
- 查詢緩存: 執行查詢語句的時候，會先查詢緩存（MySQL 8.0 版本後移除，因爲這個功能不太實用）。
- 分析器: 沒有命中緩存的話，SQL 語句就會經過分析器，分析器說白了就是要先看你的 SQL 語句要幹嘛，再檢查你的 SQL 語句語法是否正確。
- 優化器： 按照 MySQL 認爲最優的方案去執行。
- 執行器: 執行語句，然後從存儲引擎返回數據。
簡單來說 MySQL 主要分爲 Server 層和存儲引擎層：
- Server 層：主要包括連接器、查詢緩存、分析器、優化器、執行器等，所有跨存儲引擎的功能都在這一層實現，比如存儲過程、觸發器、視圖，函數等，還有一個通用的日誌模塊 binglog 日誌模塊。
- 存儲引擎： 主要負責數據的存儲和讀取，採用可以替換的插件式架構，支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多個存儲引擎，其中 InnoDB 引擎有自有的日誌模塊 redolog 模塊。現在最常用的存儲引擎是 InnoDB，它從 MySQL 5.5.5 版本開始就被當做默認存儲引擎了。
1.2 Server 層基本組件介紹
1) 連接器
連接器主要和身份認證和權限相關的功能相關，就好比一個級別很高的門衛一樣。
主要負責用戶登錄數據庫，進行用戶的身份認證，包括校驗賬戶密碼，權限等操作，如果用戶賬戶密碼已通過，連接器會到權限表中查詢該用戶的所有權限，之後在這個連接裏的權限邏輯判斷都是會依賴此時讀取到的權限數據，也就是說，後續只要這個連接不斷開，即時管理員修改了該用戶的權限，該用戶也是不受影響的。
2) 查詢緩存(MySQL 8.0 版本後移除)
查詢緩存主要用來緩存我們所執行的 SELECT 語句以及該語句的結果集。
連接建立後，執行查詢語句的時候，會先查詢緩存，MySQL 會先校驗這個 sql 是否執行過，以 Key-Value 的形式緩存在內存中，Key 是查詢預計，Value 是結果集。如果緩存 key 被命中，就會直接返回給客戶端，如果沒有命中，就會執行後續的操作，完成後也會把結果緩存起來，方便下一次調用。當然在真正執行緩存查詢的時候還是會校驗用戶的權限，是否有該表的查詢條件。
MySQL 查詢不建議使用緩存，因爲查詢緩存失效在實際業務場景中可能會非常頻繁，假如你對一個表更新的話，這個表上的所有的查詢緩存都會被清空。對於不經常更新的數據來說，使用緩存還是可以的。
所以，一般在大多數情況下我們都是不推薦去使用查詢緩存的。
MySQL 8.0 版本後刪除了緩存的功能，官方也是認爲該功能在實際的應用場景比較少，所以乾脆直接刪掉了。
3) 分析器
MySQL 沒有命中緩存，那麼就會進入分析器，分析器主要是用來分析 SQL 語句是來幹嘛的，分析器也會分爲幾步：
第一步，詞法分析，一條 SQL 語句有多個字符串組成，首先要提取關鍵字，比如 select，提出查詢的表，提出字段名，提出查詢條件等等。做完這些操作後，就會進入第二步。
第二步，語法分析，主要就是判斷你輸入的 sql 是否正確，是否符合 MySQL 的語法。
完成這 2 步之後，MySQL 就準備開始執行了，但是如何執行，怎麼執行是最好的結果呢？這個時候就需要優化器上場了。
4) 優化器
優化器的作用就是它認爲的最優的執行方案去執行（有時候可能也不是最優，這篇文章涉及對這部分知識的深入講解），比如多個索引的時候該如何選擇索引，多表查詢的時候如何選擇關聯順序等。
可以說，經過了優化器之後可以說這個語句具體該如何執行就已經定下來。
5) 執行器
當選擇了執行方案後，MySQL 就準備開始執行了，首先執行前會校驗該用戶有沒有權限，如果沒有權限，就會返回錯誤信息，如果有權限，就會去調用引擎的接口，返回接口執行的結果。
二 語句分析
2.1 查詢語句
說了以上這麼多，那麼究竟一條 sql 語句是如何執行的呢？其實我們的 sql 可以分爲兩種，一種是查詢，一種是更新（增加，更新，刪除）。我們先分析下查詢語句，語句如下：
select * from tb_student A where A.age='18' and A.name=' 張三 ';結合上面的說明，我們分析下這個語句的執行流程：
- 先檢查該語句是否有權限，如果沒有權限，直接返回錯誤信息，如果有權限，在 MySQL8.0 版本以前，會先查詢緩存，以這條 sql 語句爲 key 在內存中查詢是否有結果，如果有直接緩存，如果沒有，執行下一步。
- 通過分析器進行詞法分析，提取 sql 語句的關鍵元素，比如提取上面這個語句是查詢 select，提取需要查詢的表名爲 tb_student,需要查詢所有的列，查詢條件是這個表的 id='1'。然後判斷這個 sql 語句是否有語法錯誤，比如關鍵詞是否正確等等，如果檢查沒問題就執行下一步。
-
接下來就是優化器進行確定執行方案，上面的 sql 語句，可以有兩種執行方案：
a.先查詢學生表中姓名爲“張三”的學生，然後判斷是否年齡是 18。 b.先找出學生中年齡 18 歲的學生，然後再查詢姓名爲“張三”的學生。那麼優化器根據自己的優化算法進行選擇執行效率最好的一個方案（優化器認爲，有時候不一定最好）。那麼確認了執行計劃後就準備開始執行了。
- 進行權限校驗，如果沒有權限就會返回錯誤信息，如果有權限就會調用數據庫引擎接口，返回引擎的執行結果。
2.2 更新語句
以上就是一條查詢 sql 的執行流程，那麼接下來我們看看一條更新語句如何執行的呢？sql 語句如下：
update tb_student A set A.age='19' where A.name=' 張三 ';我們來給張三修改下年齡，在實際數據庫肯定不會設置年齡這個字段的，不然要被技術負責人打的。其實條語句也基本上會沿着上一個查詢的流程走，只不過執行更新的時候肯定要記錄日誌啦，這就會引入日誌模塊了，MySQL 自帶的日誌模塊式 binlog（歸檔日誌） ，所有的存儲引擎都可以使用，我們常用的 InnoDB 引擎還自帶了一個日誌模塊 redo log（重做日誌），我們就以 InnoDB 模式下來探討這個語句的執行流程。流程如下：
- 先查詢到張三這一條數據，如果有緩存，也是會用到緩存。
- 然後拿到查詢的語句，把 age 改爲 19，然後調用引擎 API 接口，寫入這一行數據，InnoDB 引擎把數據保存在內存中，同時記錄 redo log，此時 redo log 進入 prepare 狀態，然後告訴執行器，執行完成了，隨時可以提交。
- 執行器收到通知後記錄 binlog，然後調用引擎接口，提交 redo log 爲提交狀態。
- 更新完成。
這裏肯定有同學會問，爲什麼要用兩個日誌模塊，用一個日誌模塊不行嗎?
這是因爲最開始 MySQL 並沒與 InnoDB 引擎( InnoDB 引擎是其他公司以插件形式插入 MySQL 的) ，MySQL 自帶的引擎是 MyISAM，但是我們知道 redo log 是 InnoDB 引擎特有的，其他存儲引擎都沒有，這就導致會沒有 crash-safe 的能力(crash-safe 的能力即使數據庫發生異常重啓，之前提交的記錄都不會丟失)，binlog 日誌只能用來歸檔。
並不是說只用一個日誌模塊不可以，只是 InnoDB 引擎就是通過 redo log 來支持事務的。那麼，又會有同學問，我用兩個日誌模塊，但是不要這麼複雜行不行，爲什麼 redo log 要引入 prepare 預提交狀態？這裏我們用反證法來說明下爲什麼要這麼做？
- 先寫 redo log 直接提交，然後寫 binlog，假設寫完 redo log 後，機器掛了，binlog 日誌沒有被寫入，那麼機器重啓後，這臺機器會通過 redo log 恢復數據，但是這個時候 bingog 並沒有記錄該數據，後續進行機器備份的時候，就會丟失這一條數據，同時主從同步也會丟失這一條數據。
- 先寫 binlog，然後寫 redo log，假設寫完了 binlog，機器異常重啓了，由於沒有 redo log，本機是無法恢復這一條記錄的，但是 binlog 又有記錄，那麼和上面同樣的道理，就會產生數據不一致的情況。
如果採用 redo log 兩階段提交的方式就不一樣了，寫完 binglog 後，然後再提交 redo log 就會防止出現上述的問題，從而保證了數據的一致性。那麼問題來了，有沒有一個極端的情況呢？假設 redo log 處於預提交狀態，binglog 也已經寫完了，這個時候發生了異常重啓會怎麼樣呢？
這個就要依賴於 MySQL 的處理機制了，MySQL 的處理過程如下：
- 判斷 redo log 是否完整，如果判斷是完整的，就立即提交。
- 如果 redo log 只是預提交但不是 commit 狀態，這個時候就會去判斷 binlog 是否完整，如果完整就提交 redo log, 不完整就回滾事務。
這樣就解決了數據一致性的問題。
三 總結
- MySQL 主要分爲 Server 曾和引擎層，Server 層主要包括連接器、查詢緩存、分析器、優化器、執行器，同時還有一個日誌模塊（binlog），這個日誌模塊所有執行引擎都可以共用,redolog 只有 InnoDB 有。
- 引擎層是插件式的，目前主要包括，MyISAM,InnoDB,Memory 等。
- 查詢語句的執行流程如下：權限校驗（如果命中緩存）---》查詢緩存---》分析器---》優化器---》權限校驗---》執行器---》引擎
- 更新語句執行流程如下：分析器----》權限校驗----》執行器---》引擎---redo log(prepare 狀態---》binlog---》redo log(commit狀態)
四 參考
- 《MySQL 實戰45講》
- MySQL 5.6參考手冊:https://dev.MySQL.com/doc/ref...
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