当前位置:首页 > 公众号精选 > CPP开发者
[导读]↓推荐关注↓前言:一直是想知道一条SQL语句是怎么被执行的,它执行的顺序是怎样的,然后查看总结各方资料,就有了下面这一篇博文了。本文将从MySQL总体架构--->查询执行流程--->语句执行顺序来探讨一下其中的知识。一、MySQL架构总览:架构最好看图,再配上必要的说明文字。下图...

推荐关注↓

前言:

一直是想知道一条SQL语句是怎么被执行的,它执行的顺序是怎样的,然后查看总结各方资料,就有了下面这一篇博文了。

本文将从MySQL总体架构--->查询执行流程--->语句执行顺序来探讨一下其中的知识。

一、MySQL架构总览:

架构最好看图,再配上必要的说明文字。

下图根据参考书籍中一图为原本,再在其上添加上了自己的理解。

img
从上图中我们可以看到,整个架构分为两层,上层是MySQLD的被称为的‘SQL Layer’,下层是各种各样对上提供接口的存储引擎,被称为‘Storage Engine Layer’。其它各个模块和组件,从名字上就可以简单了解到它们的作用,这里就不再累述了。

二、查询执行流程

下面再向前走一些,容我根据自己的认识说一下查询执行的流程是怎样的:

1.连接

1.1客户端发起一条Query请求,监听客户端的‘连接管理模块’接收请求

1.2将请求转发到‘连接进/线程模块’

1.3调用‘用户模块’来进行授权检查

1.4通过检查后,‘连接进/线程模块’从‘线程连接池’中取出空闲的被缓存的连接线程和客户端请求对接,如果失败则创建一个新的连接请求

2.处理

2.1先查询缓存,检查Query语句是否完全匹配,接着再检查是否具有权限,都成功则直接取数据返回

2.2上一步有失败则转交给‘命令解析器’,经过词法分析,语法分析后生成解析树

2.3接下来是预处理阶段,处理解析器无法解决的语义,检查权限等,生成新的解析树

2.4再转交给对应的模块处理

2.5如果是SELECT查询还会经由‘查询优化器’做大量的优化,生成执行计划

2.6模块收到请求后,通过‘访问控制模块’检查所连接的用户是否有访问目标表和目标字段的权限

2.7有则调用‘表管理模块’,先是查看table cache中是否存在,有则直接对应的表和获取锁,否则重新打开表文件

2.8根据表的meta数据,获取表的存储引擎类型等信息,通过接口调用对应的存储引擎处理

2.9上述过程中产生数据变化的时候,若打开日志功能,则会记录到相应二进制日志文件中

3.结果

3.1Query请求完成后,将结果集返回给‘连接进/线程模块’

3.2返回的也可以是相应的状态标识,如成功或失败等

3.3‘连接进/线程模块’进行后续的清理工作,并继续等待请求或断开与客户端的连接

一图小总结

三、SQL解析顺序

接下来再走一步,让我们看看一条SQL语句的前世今生。

首先看一下示例语句

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 >

然而它的执行顺序是这样的

 1 FROM 
 2 ON 
 3  JOIN 
 4 WHERE 
 5 GROUP BY 
 6 HAVING 
 7 SELECT 
 8 DISTINCT 
 9 ORDER BY 
10 LIMIT 


  • 虽然自己没想到是这样的,不过一看还是很自然和谐的,从哪里获取,不断的过滤条件,要选择一样或不一样的,排好序,那才知道要取前几条呢。

    既然如此了,那就让我们一步步来看看其中的细节吧。

    准备工作

    1.创建测试数据库

    create database testQuery
    2.创建测试表


    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;

    3.插入数据

    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);
    4.最后想要的结果


    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;

    !现在开始SQL解析之旅吧!

    1. FROM

    当涉及多个表的时候,左边表的输出会作为右边表的输入,之后会生成一个虚拟表VT1。

    (1-J1)笛卡尔积

    计算两个相关联表的笛卡尔积(CROSS JOIN) ,生成虚拟表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)

    (1-J2)ON过滤

    基于虚拟表VT1-J1这一个虚拟表进行过滤,过滤出所有满足ON 谓词条件的列,生成虚拟表VT1-J2。

    注意:这里因为语法限制,使用了'WHERE'代替,从中读者也可以感受到两者之间微妙的关系;


    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)

    (1-J3)添加外部列

    如果使用了外连接(LEFT,RIGHT,FULL),主表(保留表)中的不符合ON条件的列也会被加入到VT1-J2中,作为外部行,生成虚拟表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)

    下面从网上找到一张很形象的关于‘SQL JOINS'的解释图,如若侵犯了你的权益,请劳烦告知删除,谢谢。

    img
    2. WHERE

    对VT1过程中生成的临时表进行过滤,满足WHERE子句的列被插入到VT2表中。

    注意:

    此时因为分组,不能使用聚合运算;也不能使用SELECT中创建的别名;

    与ON的区别:

    如果有外部列,ON针对过滤的是关联表,主表(保留表)会返回所有的列;

    如果没有添加外部列,两者的效果是一样的;

    应用:

    对主表的过滤应该放在WHERE;

    对于关联表,先条件查询后连接则用ON,先连接后条件查询则用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

    这个子句会把VT2中生成的表按照GROUP BY中的列进行分组。生成VT3表。

    注意:

    其后处理过程的语句,如SELECT,HAVING,所用到的列必须包含在GROUP BY中,对于没有出现的,得用聚合函数;

    原因:

    GROUP BY改变了对表的引用,将其转换为新的引用方式,能够对其进行下一级逻辑操作的列会减少;

    我的理解是:

    根据分组字段,将具有相同分组字段的记录归并成一条记录,因为每一个分组只能返回一条记录,除非是被过滤掉了,而不在分组字段里面的字段可能会有多个值,多个值是无法放进一条记录的,所以必须通过聚合函数将这些具有多值的列转换成单值;


    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

    这个子句对VT3表中的不同的组进行过滤,只作用于分组后的数据,满足HAVING条件的子句被加入到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

    这个子句对SELECT子句中的元素进行处理,生成VT5表。

    (5-J1)计算表达式 计算SELECT 子句中的表达式,生成VT5-J1

    (5-J2)DISTINCT

    寻找VT5-1中的重复列,并删掉,生成VT5-J2

    如果在查询中指定了DISTINCT子句,则会创建一张内存临时表(如果内存放不下,就需要存放在硬盘了)。这张临时表的表结构和上一步产生的虚拟表VT5是一样的,不同的是对进行DISTINCT操作的列增加了一个唯一索引,以此来除重复数据。


    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

    从VT5-J2中的表中,根据ORDER BY 子句的条件对结果进行排序,生成VT6表。

    注意:

    唯一可使用SELECT中别名的地方;


    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子句从上一步得到的VT6虚拟表中选出从指定位置开始的指定行数据。

    注意:

    offset和rows的正负带来的影响;

    当偏移量很大时效率是很低的,可以这么做:

    采用子查询的方式优化,在子查询里先从索引获取到最大id,然后倒序排,再取N行结果集

    采用INNER JOIN优化,JOIN子句里也优先从索引获取ID列表,然后直接关联查询获得最终结果


    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的解析之旅就结束了,上图总结一下:

    img
    参考书籍:

    《MySQL性能调优与架构实践》

    《MySQL技术内幕:SQL编程》

    尾声:

    嗯,到这里这一次的深入了解之旅就差不多真的结束了,虽然也不是很深入,只是一些东西将其东拼西凑在一起而已,参考了一些以前看过的书籍,大师之笔果然不一样。而且在这过程中也是get到了蛮多东西的,最重要的是更进一步意识到,计算机软件世界的宏大呀~

    作者:AnnsShadoW

    https://www.cnblogs.com/annsshadow/p/5037667.html


    - EOF -

  • 本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
    关闭
    关闭