这篇文章是关于 MySQL 面试的全方位总结，涵盖了 MySQL 底层架构与库表设计、索引机制、事务与锁机制、日志与内存、存储引擎、高级特性与性能调优、分库分表等多个方面，以面试对话的形式展开，详细阐述了相关概念、原理、实现方式、优化策略及实际应用中的问题解决等，最后以鼓励求职者的结语收尾。

一、MySQL底层架构与库表设计

问：MySQL底层架构

答：我个人理解中的Mysql整体架构，自顶向下分为连接层、服务层、引擎层以及文件层，其作用如下：

①连接层：主要是指数据库连接池，会负责处理所有客户端接入的工作，如用户登录、授权、连接等。

②服务层：这是最重要的一层，所有跨引擎的操作都会放在这里完成，如SQL解析、结果合并、执行计划生成等。

③引擎层：这依旧是MySQL较为重要的一层，服务层主要是制定执行计划和等待结果，但读写数据的具体操作都需要通过引擎层来完成，引擎层决定着表数据读写方式和存储方式。

④文件层：这是MySQL的基础层，对上层服务提供最基础的文件服务，如日志、数据、索引等文件的支持。

问：MySQL服务建立连接的呢？

答：客户端与MySQL建立连接时，会先经过TCP/IP的三次握手过程，如果采用了加密连接的方式，还会经过SSL的握手过程，握手完成后MySQL和客户端会建立session连接。接着MySQL会查询自身的mysql.user表，来验证客户端的用户名和密码，如果有误则会报错。在都正确的情况下，首先会根据登录的用户名，对客户端连接进行授权，完成后即表示连接建立成功，后续的交互会采用半全工模式通信，也就是同一时刻内，单方要么只能发送数据，要么只能接受数据。

问：客户端获取到的数据库连接本质是什么？每个连接用完后会立马被丢弃吗？

答：数据库连接的本质是一条条线程，比如当一个客户端和MySQL成功建立连接之后，MySQL会先保存客户端的网络连接信息，即session会话信息。然后为了维护与客户端之间的连接，在内部都会开启一条条的线程绑定对应的会话信息，以此来维护现有的连接，当客户端发来一条SQL语句时，维护对应连接的线程则会去执行，执行过程中也会由对应的线程处理结果集并返回。当执行完客户端的SQL语句后，MySQL默认会将连接维护八小时，在这八小时内不会销毁，除非客户端主动发送了quit指令，这时MySQL才会主动销毁连接，但这里的销毁也并非真正意义上的销毁。因为线程在任何系统中都属于珍贵资源，频繁创建和销毁的代价比较高，当客户端主动退出连接后，MySQL只会将对应线程绑定的会话信息清空，然后将“空闲”的线程放入自身的连接池当中，以备下次客户端连接时使用。

问：解析器和优化器的作用。

答：解析器和优化器一般是所有语言都具备的组件，前者主要用来词义、语义分析和语法树生成，说人话就是检测SQL语法是否正确。

优化器主要会对解析器生成的语法树，选出一套SQL执行的最优方案，如选择合适的索引、选择合适的join方式等，对于优化器最终选择的执行计划可以通过explain工具来查看。

问：MySQL执行是如何执行一条SQL语句的呢？

答：

读语句：

①先将SQL发送给SQL接口，SQL接口会对SQL语句进行哈希处理。

②SQL接口在缓存（QueryCache）中根据哈希值检索数据，如果缓存中有则直接返回数据。

③缓存中未命中时会将SQL交给解析器，解析器会判断SQL语句是否正确：

错误：抛出1064错误码及相关的语法错误信息。

正确：将SQL语句交给优化器处理，进入第④步。

④优化器根据SQL制定出不同的执行方案，并择选出最优的执行计划。

⑤工作线程根据执行计划，调用存储引擎所提供的API获取数据。

⑥存储引擎根据API调用方的操作，去磁盘中检索数据（索引、表数据....）。

⑦发送磁盘IO后，对于磁盘中符合要求的数据逐条返回给SQL接口。

⑧SQL接口会对所有的结果集进行处理（剔除列、合并数据....）并返回。

写语句：

①先将SQL发送给SQL接口，SQL接口会对SQL语句进行哈希处理。

②在缓存中根据哈希值检索数据，如果缓存中有则将对应表的所有缓存全部删除。

③经过缓存后会将SQL交给解析器，解析器会判断SQL语句是否正确：

错误：抛出1064错误码及相关的语法错误信息。

正确：将SQL语句交给优化器处理，进入第④步。

④优化器根据SQL制定出不同的执行方案，并择选出最优的执行计划。

⑤在执行开始之前，先记录一下undo-log日志和redo-log(prepare状态)日志。

⑥在缓冲区中查找是否存在当前要操作的行记录或表数据（内存中）：

存在：

⑦直接对缓冲区中的数据进行写操作。

⑧然后等待后台线程将数据刷写到磁盘。

不存在：

⑦根据执行计划，调用存储引擎的API。

⑧发生磁盘IO，读取磁盘中的数据做写操作。

⑨写操作完成后，记录bin-log日志，同时将redo-log日志中的记录改为commit状态。

⑩将SQL执行耗时及操作成功的结果返回给SQL接口，再由SQL接口返回给客户端。

问：SQL执行之前会发生什么呢？

答：程序上线后，任何一条SQL语句的诞生，都源自于平台用户的操作，用户发送的请求最终会转变为一条条具体的SQL语句。生成SQL之后接着会去配置好的数据库连接池，如Druid中获取一个数据库连接，然后发给MySQL执行，但执行前还会先判断当前连接的用户，是否具备SQL要操作的表权限。

问：Druid这类连接池，和MySQL自己维护的连接池，会不会冲突呢？

答：不会呀，虽然两个都叫连接池，但一个是位于客户端，一个是位于服务端，两者的区别在于：

客户端连接池：减少多次创建数据库连接时，频繁出现的TCP三次握手、四次挥手、SSL握手等过程。

服务端连接池：减少多次创建数据库连接时，频繁创建和销毁工作线程造成的资源开销。

同时这两个连接池都能带来不小的速度提升呢，前者避免了等待网络握手的时间，后者避免了等待线程创建的时间，如果没有这些连接池，每次SQL执行时，光网络握手和创建线程就需要耗费不少时间。

问：MySQL一条线程执行完成后，它是如何知道自己该向谁返回数据的？

答：数据库连接对应的工作线程，自身会绑定客户端的会话信息，这个会话信息就包含了客户端的IP地址、端口等信息，当一条线程执行完成后，只需要根据这个地址去封装数据报文就好啦，如果要返回的结果集比较大，MySQL会把一个大的数据包拆分成多个小的数据报文分批返回。

问：有了解过数据库的三范式吗？它是做什么用的呢？

答：了解过啊，三范式主要是在设计库表结构时，需要遵循的一些原理原则：

第一范式：要求一张表的每个字段，设计时都必须具备原子性，即单个列只表示一个值，不可再分。

第二范式：要求一张表的所有字段，都必须依赖于主键，也就是一张表只能存同一个业务属性的字段。

第三范式：要求表中每一列数据不能与主键之外的字段有直接关系，也就是表中只允许一个主属性存在。