一条SQL语句是怎么被执行的

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。

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

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 《left_table》

2 ON 《join_condition》

3 《join_type》 JOIN 《right_table》

4 WHERE 《where_condition》

5 GROUP BY 《group_by_list》

6 HAVING 《having_condition》

7 SELECT

8 DISTINCT 《select_list》

9 ORDER BY 《order_by_condition》

10 LIMIT 《limit_number》

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。

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

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~

责任编辑：haq