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MySQL架构

如图，将MySQL 拆分为 上下两个部分，上层通常叫做 Server层 主要是Mysql 自己实现，下层叫做
存储引擎层，是插件开发模式，Mysql官方最初自己提供了MyISAM，是一种非事务存储引擎，而后有公司实现了其提供的接口，Innodb，在MySQL5.5.5 版本开始成为了默认存储引擎。

Server 层

• 负责处理 SQL 语句、解析、优化、缓存等。
• 负责权限管理、用户认证等。
• 提供了各种 SQL 函数和存储过程。
• 提供了复制、备份、恢复等高级功能。
• Server 层有自己的日志系统，称为 binlog（归档日志）。binlog 记录了所有修改数据库数据的 SQL 语句（如 INSERT、UPDATE、DELETE 等）的信息，但不包括 SELECT 和 SHOW 这类查询语句。binlog 主要用于复制和恢复操作。

存储引擎层

• 负责数据的存储和检索。
• MySQL 支持多种存储引擎，如 InnoDB、MyISAM、Memory 等，每种引擎都有其特点和适用场景。
• InnoDB 是 MySQL 的默认存储引擎，它支持事务、行级锁定和外键约束。InnoDB 有自己的日志系统，称为 redo log（重做日志） 和 undo log（撤销日志）。redo log 用于保证事务的持久性，在数据库崩溃后可以用来恢复数据；undo log 用于支持事务的原子性和多版本并发控制（MVCC）。

SQL内部执行流程

Server层分析

连接器

第一步，你会先连接到这个数据库上，这时候接待你的就是连接器。连接器负责跟客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接。连接命令一般是这么写的：

 mysql -h$ip -P$port -u$user -p

输完命令之后，你就需要在交互对话里面输入密码。
连接命令中的 mysql 是客户端工具，用来跟服务端建立连接。在完成经典的 TCP 握手后，连接器就要开始认证你的身份，这个时候用的就是你输入的用户名和密码。

• 如果用户名或密码不对，你就会收到一个"Access denied for user"的错误，然后客户端程序结束执行。
• 如果用户名密码认证通过，连接器会到权限表里面查出你拥有的权限。之后，这个连接里面的权限判断逻辑，都将依赖于此时读到的权限。

客户端如果太长时间没动静，连接器就会自动将它断开。这个时间是由参数 wait_timeout控制的，默认值是 8 小时。如果在连接被断开之后，客户端再次发送请求的话，就会收到一个错误提醒： Lost connection to MySQL server during query。这时候如果你要继续，就需要重连，然后再执行请求了。

查看数据库的连接状态

show processlist;

#查看当前的wait_timeout参数值

SHOW VARIABLES LIKE 'wait_timeout';

注意：建立连接的过程通常是比较复杂的，建议在使用中要尽量减少建立连接的动作，尽量使用长连接。为了提升数据库并发性，可以建立一个数据库连接池。
长连接：连接成功后，如果客户端持续有请求，则一直使用同一个连接。
短连接：每次执行完很少的几次查询就断开连接，下次查询再重新建立一个。

连接器常见的问题：
全部使用长连接后，有时候 MySQL 占用内存涨得特别快，因为 MySQL 在执行过程中临时使用的内存是管理在连接对象里面的，这些资源会在连接断开的时候才释放，所以如果长连接累积下来，可能导致内存占用太大，被系统强行杀掉（OOM）。从现象看就是 MySQL 异常重启了
解决方案：

• 定期断开长连接。使用一段时间，或者程序里面判断执行过一个占用内存的大查询后，断开连接，之后要查询再重连。
• MySQL 5.7 以上版本，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。这个过程不需要重连和重新做权限验证，但是会将连接恢复到刚刚创建完时的状态。
  在Java 中与 MySQL 数据库交互通常使用 JDBC (Java Database Connectivity) API，它提供了自己的连接管理和错误处理机制。请注意，频繁地创建和关闭连接可能会对性能产生负面影响，特别是在高负载的情况下。因此，在生产环境中，通常会使用连接池来管理数据库连接，这样可以复用现有的连接而不是频繁地创建和销毁它们。

缓存查询器

在MySQL5.7版本，连接完成后就会直接查询缓存，查询此语句是否执行过。执行逻辑就会来到第二步：查询缓存。
MySQL 拿到一个查询请求后，会先到查询缓存看看，之前是不是执行过这条语句。之前执行过的语句及其结果可能会以 key-value 对的形式，被直接缓存在内存中。key 是查询的语句，value 是查询的结果。如果你的查询能够直接在这个缓存中找到 key，那么这个value 就会被直接返回给客户端。
如果语句不在查询缓存中，就会继续后面的执行阶段。执行完成后，执行结果会被存入查询缓存中。你可以看到，如果查询命中缓存，MySQL 不需要执行后面的复杂操作，就可以直接返回结果，这个效率会很高。
注意，MySQL 8.0 版本直接将查询缓存的整块功能删掉了。
MySQL 为什么在 8.0 版本中移除了查询缓存功能？

相关参数说明

• query_cache_size：用于缓存的大小
• query_cache_type：设置使用缓存的场景：
• 0（OFF）：全不使用query cache
• 1（ON）：除显式要求不使用 query cache 之外的所有的 select 都使用query cache，通过sql_no_cache 显示指定不使用缓存
• 2（DEMOND）：只有显示要求才使用query cache，通过 sql_cache 显示指定使用缓存

查询缓存常见的问题：
但是大多数情况下不建议使用查询缓存，为什么呢？因为查询缓存往往弊大于利。对于更新压力大的数据库来说，查询缓存的命中率会非常低。除非你的业务就是有一张静态表，很长时间才会更新一次。比如，一个系统配置表，那这张表上的查询才适合使用查询缓存。
解决方案：
MySQL 提供了按需使用的方式。可以将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND，对于默认的 SQL 语句都将不使用查询缓存。
你可以通过在 MySQL 命令行界面（CLI）中执行以下命令来设置 query_cache_type 为 DEMAND：

SET GLOBAL query_cache_type = DEMAND;

或者，你可以在 MySQL 的配置文件（通常是 my.cnf 或 my.ini）中设置：

[mysqld]  
query_cache_type = DEMAND

修改配置文件后，你需要重启 MySQL 服务来使更改生效。
而对于你确定要使用查询缓存的语句，可以用 SQL_CACHE 显式指定，如下：
只有这条带有 SQL_CACHE 提示的查询会被缓存。

mysql> select SQL_CACHE * from user where id = 1;

分析器

如果查询sql在缓存层成功命中缓存，那么久直接返回缓存，如果未命中缓存，那么就进入到分析器
分析器的功能跟其名字一样，进行分析传入的sql语句，并将sql语句进行拆分，如 select、id、from等
这种分析就叫做 “词法分析”

• 主要负责从 SQL 语句中提取关键字，比如：查询的表，字段名，查询条件等等。
• 词法分析阶段是从 information_schema 里面获得表的结构信息的。

MySQL 从你输入的"select"这个关键字识别出来，这是一个查询语句。它也要把字符串“user”识别成“表名 user”，把字符串“id”识别成“列 id”。

在进行词法分析之后，就会进行 “语法分析”

• 判断输入的SQL 语句是否满足 MySQL 语法
• 如果 SQL 语句不对，就会返回 You have an error in your SQL syntax 的错误提醒，一般语法错误会提示第一个出现错误的位置，所以你要关注的是紧接“use near”的内容。

根据词法分析的结果，语法分析器会根据语法规则，判断你输入的这个 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。

优化器

经过了分析器，若语句正确，就会进入优化器。优化器的作用是在基于同一个查询语句的多个查询方案中找出效率最高的。比如，在表里面有多个索引的时候，决定使用哪个索引；在一个语句有多表关联（join）的时候，决定各个表的连接顺序。
比如你执行下面这样的语句，这个语句是执行两个表的 join：
USING等价于JOIN中on

mysql> select * from t1 join t2 using(ID) where t1.c=10 and t2.d=20;

理论上有两种执行方案：
方案1：可以先从表 t1 里面取出 c=10 的记录的 ID 值，再根据 ID 值关联到表 t2，再判断 t2里面 d 的值是否等于 20。
方案2：可以先从表 t2 里面取出 d=20 的记录的 ID 值，再根据 ID 值关联到 t1，再判断 t1里面 c 的值是否等于 10。
这两种执行方案的逻辑结果是一样的，但是执行的效率会有不同，而优化器的作用就是决定选择使用哪一个方案。例如，如果t1表非常大而t2表非常小，那么优化器可能会选择方案2，因为它可以先快速地从t2中筛选出d=20的记录，然后使用这些ID值去t1中进行关联，这样可以大大减少t1表的扫描量。
优化器阶段完成后，这个语句的执行方案就确定下来了，然后进入执行器阶段。

执行器

MySQL 通过分析器知道了你要做什么，通过优化器知道了该怎么做，于是就进入了执行器阶段，开始执行语句。
开始执行的时候，要先判断一下你对这个表有没有执行查询的权限，如果没有，就会返回没有权限的错误。如果有权限，就打开表继续执行。这是一种安全机制，确保只有被授权的用户才能访问和操作数据。

select * from T where ID=10;
ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'

注意：

• 如果命中查询缓存，会在查询缓存返回结果的时候，做权限验证。
• 在语法分析过程中，解析器会进行一些初步的权限检查 precheck，例如验证用户是否有权访问指定的数据库和表。
• 有些时候，SQL语句要操作的表不只是SQL字面上那些。SQL执行过程中可能会有触发器这种在运行时才能确定的过程，precheck是不能对这种运行时涉及到的表进行权限校验的，所以需要在执行器阶段进行权限检查。

打开表的时候，执行器就会根据表的引擎定义，去使用这个引擎提供的接口：
1.调用引擎接口取这个表的第一行，判断是否满足条件，如果不是则跳过，如果是则将这行存在结果集中
2.调用引擎接口取下一行，重复相同的判断逻辑，直到取到这个表的最后一行
3.执行器将上述遍历过程中所有满足条件的行组成的记录集作为结果集返回给客户端
至此，这个语句就执行完成了。