MySQL 一条查询语句是如何执行的？
MySQL的架构
MySQL的架构可以大致分为 Server层 和 存储引擎层。 如下图所示：
Server 层主要负责客户端请求的接收、解析、执行以及结果的返回。它位于MySQL系统的上层。Server 层包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器，以及所有的内置函数，并且所有跨存储引擎的功能都在这一层实现，比如存储过程、触发器、视图等。
存储引擎层则负责底层的数据存储、检索、事务处理等任务。每种存储引擎提供不同的存储方式和特性，适用于不同的业务场景。比如，常见的存储引擎有InnoDB、MyISAM、Memory。其中，最常用的就是InnoDB了。
一般来说，当你建表的时候，如果没有指定存储引擎，那么默认情况下就是使用InnoDB。
一条查询语句的执行过程
那么，当我们在执行一条查询语句的时候，具体是怎么执行的呢？我们就来从MySQL的架构层面，来具体分析一下。
比如我要执行这条查询语句：
连接器
连接器是MySQL的第一道关卡，它的作用是管理客户端与MySQL服务器之间的连接。 连接器负责接收客户端发来的请求、处理会话管理、进行身份验证、权限检查等工作。
当客户端发起查询请求时，连接器首先接收到客户端的连接请求。此时，客户端会使用MySQL的连接协议（通常是TCP/IP）向MySQL服务器发送请求。
连接器接收到连接请求后，就会建立连接。之后，连接器会进行用户身份验证。这一步骤是通过检查用户名和密码来验证客户端是否具有连接MySQL服务器的权限。数据库内部的用户信息存储在 mysql.user 表中，包括每个用户的用户名、密码、权限等。
如果用户名和密码正确，连接器允许该连接继续执行。
设在客户端输入的用户名是user1，密码是password1。
如果用户名不存在，就会出现如下提示：
如果密码错误，就会出现如下提示：
身份验证通过，连接器会继续检查你是否有执行SQL查询的权限，而且后续的所有操作都是基于你的权限来进行的。
当连接建立之后，如果你后续没有任何的操作，那么这个连接就处于空闲状态，你可以使用 show processlist来查看。
在连接建立但没有进行任何操作时，执行 show processlist 会显示连接处于 Sleep 状态，这意味着连接处于空闲状态，等待后续的查询操作。Time 列表示连接空闲的时间，Info 列为空，因为没有正在执行的SQL语句。
如果过了太长时间，你依然没有操作，那么这个连接就会自动断开。这个时间是由参数 wait_timeout 控制的，默认值是 8 小时。
当连接断开之后，你再连接数据库，就需要重新建立连接。
数据库中的连接分为两种，分别是长连接和短连接。
- 长连接是指客户端与数据库建立连接后，连接会保持打开状态，可以在多个操作中被复用，不会在每次操作后关闭。
- 短连接是指客户端与数据库建立连接后，执行完一个操作或一组操作后立即关闭连接。每次执行数据库操作时，都会重新建立连接，操作完成后即断开连接。
因为建立连接的过程很复杂，所以我们最好使用长连接。 但是如果连接不再使用而保持空闲状态，可能会导致数据库资源浪费。
那么如何解决这个问题呢？有两个措施：
- 定期断开长连接。
- 如果你用的是 MySQL 5.7 或更新版本，可以在每次执行一个比较大的操作后，通过执行 mysql_reset_connection 来重新初始化连接资源。
查询缓存
连接建立完成之后，就可以执行我们的select语句了，然后就到了第二阶段：查询缓存。
MySQL 提供了查询缓存功能，查询缓存会保存上一次执行的查询结果，下一次如果相同的查询被执行，且缓存未过期，MySQL 就可以直接返回缓存中的数据，而不需要去执行相同的查询。但是，如果没有查到缓存，MySQL就会继续往下执行，如果查询到了结果，它就会把这个查询结果缓存起来。
但是，大多数情况下，是不建议使用缓存的。
因为， 查询缓存需要维护缓存的数据一致性。当数据发生变化时，缓存会被清空或重新计算，导致缓存命中率降低。比如，我们更新了一张表，那么这张表中的所有缓存就会全部被清空。
分析器
分析器的动作主要有两个：词法分析和语法分析。
词法分析是将查询语句的原始字符流转换成有意义的词法单元（token）。每个 SQL 查询中的关键词、表名、字段名、操作符等都会被识别为一个个的词法单元。
在这个查询中，词法分析会把它分解为以下几个词法单元：
SELECT、name、age、FROM、users、WHERE、age、>、30。
做完词法分析之后，就会进行语法分析。’
语法分析是对词法单元序列进行检查，确定它们是否符合 SQL 的语法规则。SQL 查询的语法通常遵循一定的语法结构，例如 SELECT 语句后面必须跟表名、字段名，WHERE 子句后面必须有条件表达式等。
比如，如果在 SELECT 语句中忘记了 FROM 子句：
语法分析器会报告以下错误：
总之，分析器的作用就是告诉MySQL，我们想要做什么。
优化器
而优化器的作用，就是告诉MySQL，应该怎么做。优化器主要任务是 生成最优的查询执行计划，以确保 SQL 查询可以高效地执行。
比如，我们如果想要查询这个语句：
如果查询中有常量的计算，优化器会预先计算出结果，而不是每次查询时都计算。
再比如，我们想要查询这个语句：
假设 users 表的 age 列上有索引，优化器可能会选择该索引来加速查询。如果没有索引，优化器会选择全表扫描。
另外， 如果查询涉及多个表，优化器会评估不同的连接方式，选择最优的连接顺序和方法。在此例中，由于只有一个表，连接优化不会起作用。
总之，在 优化器阶段，MySQL 的优化器通过对查询的多种执行计划进行评估，选择一个最优的执行方式。
执行器
在 MySQL 查询执行的最后阶段，即 执行器阶段，优化器已经选择了最佳的执行计划，执行器负责 实际执行查询，将查询的逻辑转化为实际操作，并从数据库中提取、处理数据，最终返回查询结果。
执行器阶段的具体操作是这样的：
- 访问存储引擎： 执行器会根据优化器选择的执行计划，发起对存储引擎的请求。
- 扫描表数据： 执行器根据执行计划决定扫描哪一部分数据。
- 执行 JOIN 操作： 如果查询涉及多个表的连接，执行器会根据优化器选择连接方式。
- 排序操作： 如果查询中包含了 ORDER BY 子句，执行器会根据查询计划中的指示，对查询结果进行排序。
- 聚合操作： 如果查询包含了聚合函数（如 COUNT()、SUM()、AVG()、GROUP BY 等），执行器会进行聚合计算。
我们继续用之前的查询语句作为例子：
- 扫描表数据： 执行器会根据优化器选择的执行计划，首先访问 users 表。如果 age 列上有索引，执行器会选择索引扫描；如果没有合适的索引，它会执行全表扫描。
- 条件过滤： 执行器会在扫描到每一行数据时，根据 WHERE age > 30 过滤掉不符合条件的记录。只有满足条件的数据行会被保留。
- 排序操作： 执行器会根据 ORDER BY age 对过滤后的数据进行排序。如果数据量较小且有合适的索引，执行器可能会利用索引直接返回排序后的数据。如果没有索引，执行器会将查询结果加载到内存中并进行排序。
- 返回结果： 最终，执行器将满足 WHERE 条件和排序条件的数据行（name 和 age 列）返回给客户端。
小结
我们从MySQL的架构层面，从头到尾捋了一遍一条查询语句的执行逻辑。如果有某个环节没有听懂，也没有关系，以后的章节我也会讲到的。