一. 面试题及剖析

1. 今日面试题

2. 题目剖析

我们继续承接上文，给大家讲解SELECT查询关键字的执行顺序。上一篇文章中，壹哥重点给大家讲解了SELECT语句中各查询关键字的作用及整体执行顺序，如果你没有看过上一篇内容，请移步查阅前文：

高薪程序员&面试题精讲系列81之说一下SQL查询语句的执行顺序详解-作用篇(上)

接下来本文会重点讲解SELECT语句中关键字的执行原理及MySQL架构，从底层来给大家分析SELECT为什么要这样执行，所以今天的内容更重要，请大家认真听课哦。

二. SELECT查询基本使用

在讲解原理之前，我们还是先来回顾一下SELECT查询的基本用法，下面壹哥通过一个基本案例来进行讲解。

1. SELECT查询

这里壹哥是从自己的数据库中，查询商品表，计算商品的平均数量，并按照商品名称进行分组。

SELECT NAME AS '商品名称',AVG(goods_number) AS '平均数量' 
FROM weshop_goods
WHERE is_on_sale =1
GROUP BY NAME
HAVING	平均数量 > 40
ORDER BY goods_number DESC
LIMIT 100;

2. 执行结果

上述SQL语句的执行结果如下图所示：

3. 执行顺序

我们把上述SQL语句进行分析，其执行顺序如下：

上面的SELECT执行结果，为什么是这样执行的，底层原理是什么样的？我们现在还不知道，所以接下来壹哥要从MySQL的架构开始，给大家一点点分析其底层原理，重点重点重点，请大家掏出小本本做好笔记。 

三. MySQL架构

1. MySQL架构简介

要想深刻地理解掌握SELECT及其他SQL语句的执行，我们有必要先了解一下MySQL数据库的逻辑架构，在此壹哥先把这个架构简单讲解一下，我们先看下图：

上图其实就是MySQL官方给出的MySQL数据库逻辑架构图，从上图可知，MySQL的逻辑架构分为4层:

接下来壹哥把以上分层简单介绍一下。

2. 网络连接层

网络连接层，也可以称之为应用层，这是MySQL逻辑架构中的最上层，主要负责与各客户端进行通信，该层主要执行如下任务：

3. 核心服务层

核心服务层是MySQL Server的核心层，提供了MySQL Server数据库系统的所有逻辑功能，该层包括如下5个核心模块:

这一层，是我们要重点了解的MySQL架构层，所以接下来壹哥会对该层的主要功能进行专门地介绍。

3.1 MySQL Management Server & utilities(系统管理)

该模块提供了丰富的数据库管理功能，包括如下功能:

3.2 SQL Interface(SQL接口)

SQL接口模块主要用来接收用户的SQL命令并对其进行处理，得到用户所需要的结果，具体处理功能如下:

我们平时编写的各种SQL语句，其实就是由这一层来进行语法的规范处理。

3.3 SQL Parser(SQL解析器，重点)

SQL解析器的作用，主要是用来解析SELECT查询语句，最终生成语法树。SQL解析器首先会对查询语句进行语法分析，如果发现SELECT语句语法上有错误，则返回相应的错误信息。语法检查通过后，解析器会先从缓存中查询，如果缓存中有对应的结果，则直接返回缓存结果，就不再进行接下来的优化执行操作了。我们的SELECT查询，其实主要就是在这里进行解析处理，等会壹哥会在第四节中，专门讲解对SELECT查询的解析过程。

3.4 Optimizer(查询优化器)

优化器模块作用主要是对查询语句进行优化，包括选择合适的索引，数据的读取方式等。

3.5 Caches & buffers(缓存)

缓存层包括全局缓存和特定引擎的缓存，用以提高查询效率。如果查询缓存中有命中的查询结果，则查询语句就可以直接从缓存中取数据，无须再通过解析和执行。这个缓存机制是由一系列的小缓存组成的，如表缓存、记录缓存、key缓存、权限缓存等。

4. 存储引擎层

存储引擎是MySQL中与具体文件打交道的子系统，这也是MySQL最有特色的部分。MySQL区别于其他数据库的最重要特点，就是可插拔的存储引擎，提供了多种存储，比如MyISAM、InnoDB、Memory等。

5. 系统文件层

这一层是MySQL的最底层，主要包括MySQL运行时所需的一些系统文件和记录日志，比如redolog、undolog、binlog、errorlog、querylog、slowlog、data、index等，这一层与我们日常的SQL开发联系不大，但我们可以通过修改或查看某些日志文件，来实现某些特殊的功能，或者为数据库优化提供支撑。

四. SELECT语句执行原理(重点)

壹哥已经在上面给大家讲解了SELECT语句的执行顺序，现在我们应该已经掌握了这些内容，但SELECT语句的底层原理到底是什么样的，MySQL对一条SELECT语句到底是怎么处理？这些内容还需要我们进一步的掌握。

1. SELECT执行处理基本流程

我们先来看看下图，该图中所涉及的部分，其实就是上面第三节中SQL Parser(SQL解析器) 部分的职责。

根据上图，壹哥把SELECT查询语句的执行过程简单总结如下：

2. SELECT执行处理原理详解(重点)

接下来，壹哥再把上面的SELECT执行处理的原理详细讲解一下。

2.1 查询缓存

我们操作MySQL数据库时，常用的SQL语句也就是CRUD这四种增删改查语句，而最常用最耗时的肯定是SELECT查询语句。所以为了提高查询效率，MySQL针对查询提供了专门的缓存机制，我们称其为”查询缓存系统“，这也是我们对MySQL进行优化的重要一环。

我们在查询时，会先去缓存中检查一下，看本次查询是否命中了缓存结果。如果命中了，MySQL会立刻返回缓存的结果，直接跳过解析、优化和执行等其余阶段。如果没有命中，则会执行后面的解析、优化和执行等过程，然后再将查询到的完整结构缓存起来供下次使用。

这个缓存系统其实是由一个哈希引用表来进行维护，在这个哈希值中包括了查询本身、当前要查询的数据库、客户端协议版本等一些可能会影响返回结果的信息。并且这个查询缓存系统会跟踪查询中涉及的每个表，如果这些表发生了变化，那么和这个表相关的所有缓存数据都将失效。

这里我们要注意一些可能会导致缓存失效的操作，比如SQL语句中任何字符的不同，例如空格、注解等，都会影响缓存的命中。另外如果查询语句中带有一些不确定的数据时，也不会被缓存。比如SQL语句中包含NOW()、CURRENT_DATE()等系统自带函数、用户自定义函数、存储函数、用户变量、临时表，MySQL数据库中的系统表或者包含任何列级别权限的表，都不会被缓存。

但我们还要注意，当SQL语句中带有不确定函数时，虽然最终并不会命中缓存结果，但依然会对查询缓存进行检查。

另外我们还要注意与查询缓存相关的常用配置项：

2.2 解析和预处理

SQL解析器可以使用MySQL的语法规则对SQL语句进行验证和解析查询，通过关键字将SQL语句进行解析，并生成对应的解析树。

预处理器则会根据MySQL的某些规则进一步检查解析树是否合法，例如检查数据表和数据列是否存在，解析名字和别名，看它们是否有歧义。

2.3 查询优化器

我们编写的每一条SQL语句，其实都可以有多种执行方法，最后都会将相同的结果返回。只不过这些不同的执行方法执行效率有高有低，而查询优化器的作用就是找到其中最好的执行方法。

MySQL默认使用基于成本的查询优化器(Cost-Based Optimizer，CBO)，它会尝试预测一个查询语句使用某种执行计划时的成本，并选择其中成本最少的一个。大体的思路就是，CBO会根据统计信息和代价模型(Cost Model)计算每个执行计划的消耗，从中挑选消耗最小的执行计划。

2.4 查询执行引擎

在解析和优化阶段，MySQL会生成与查询对应的执行计划，MySQL的查询执行引擎会根据这个执行计划来完成整个查询。这里的执行计划是一个数据结构，而不是和其他的关系型数据库那样生成对应的字节码。

2.5 返回结果给客户端

当查询完毕，MySQL发现查询结果可以被缓存，那么MySQL就会在这个阶段，将查询到的结果存放到查询缓存中。

然后MySQL会将结果集以增量、逐步返回的方式返回给客户端，也就是在查询生成第一条结果时，MySQL就会开始向客户端逐步返回结果集了。

五. 结语

至此，壹哥就把SQL查询语句的执行顺序，以及SQL查询语句的执行原理给大家做了深入的分析，现在你都掌握了吗？是不是发现，看起来简单的SQL查询，原来竟隐藏着这么多重要的内容。如果你觉得壹哥讲的有些道理，请给壹哥点个赞吧，原创不易，希望大家多多支持！