MySQL的运行机制

要理解MySQL的运行机制，先要看一下MySQL的语句是一个基本的执行过程，我们在客户端写的SQL先查缓存，缓存命中直接返回结果，没有命中则走解析，优化，执行器去数据引擎里面查询，如下图：

image.png

以下我们分别来看一下这几个过程。

建立连接(Connectors&Connection Pool)

MySQL通过客户端/服务端通信协议与MySQL建立连接，每个连接时刻都会有一个线程状态来标识这个连接正在做什么。
注意这里的连接通信方式是半双工的，也就是说同一时刻要么发送数据要么接收数据，不能同时工作。

查看MySQL线程状态

某些情况下我们需要知道MySQL中线程的状态情况，此时可以通过以下命令查看

show processlist;   //查看用户正在运行的线程信息，这个可以查看前100个线程
show full processlist;  //查看用户正在运行的所有线程的信息

这里要注意root用户可以查看所有线程，其他用户只能看自己的线程。
我们执行一次，看一下MySQL的线程信息：

image.png

对于图中的各个字段信息，说明如下：

id：线程ID，可以使用kill xx；
user：启动这个线程的用户
Host：发送请求的客户端的IP和端口号
db：当前命令在哪个库执行
Command：该线程正在执行的操作命令
    Create DB：正在创建库操作
    Drop DB：正在删除库操作
    Execute：正在执行一个PreparedStatement
    Close Stmt：正在关闭一个PreparedStatement
    Query：正在执行一个语句
    Sleep：正在等待客户端发送语句
    Quit：正在退出
    Shutdown：正在关闭服务器
Time：表示该线程处于当前状态的时间，单位是秒
State：线程状态
    Updating：正在搜索匹配记录，进行修改
    Sleeping：正在等待客户端发送新请求
    Starting：正在执行请求处理
    Checking table：正在检查数据表
    Closing table : 正在将表中数据刷新到磁盘中
    Locked：被其他查询锁住了记录
    Sending Data：正在处理Select查询，同时将结果发送给客户端
Info：一般记录线程执行的语句，默认显示前100个字符。想查看完整的语句也要使用show full processlist命令;

查询缓存(Cache&Buffer)

缓存是MySQL查询优化的最直接的一种，如果开启缓存而且在查询缓存过程中查询到完全相同的SQL语句，会从缓存中直接返回结果给客户端，否则执行语句就要经过后面的解析，优化，执行过程到磁盘去查询。
缓存相关的命令如下：

show variables like '%query_cache%'; //查看查询缓存是否启用，空间大小，限制等
show status like 'Qcache%'; //查看更详细的缓存参数，可用缓存空间，缓存块，缓存多少等

这里要注意，即使开启缓存了，在一些几种情况下仍然不会命中缓存：
1）查询语句使用SQL_NO_CACHE
2）查询的结果大于query_cache_limit设置
3）查询中有一些不确定的参数，比如now()

解析器(Parser)

如果SQL语句的缓存没命中，就会进入到语句解析器进行语法解析，生成“解析树”。预处理器会根据一些MySQL规则进一步检查"解析树"是否合法，例如这里将检查数据表和数据列是否存在，还会解析名字和别名，看看它们是否有歧义，最后生成“新解析树”。

查询优化器(Optimizer)

查询优化器会根据“解析树”生成最优的执行计划。MySQL使用很多优化策略生成最优的执行计划，可以分为两类：静态优化（编译时优化）、动态优化（运行时优化）。这里看一下常见的几种优化：

等价变换策略
    5=5 and a>5 改成 a > 5
    a < b and a=5 改成b>5 and a=5
    基于联合索引，调整条件位置等
优化count、min、max等函数
    InnoDB引擎min函数只需要找索引最左边
    InnoDB引擎max函数只需要找索引最右边
    MyISAM引擎count(*)，不需要计算，直接返回
提前终止查询
    使用了limit查询，获取limit所需的数据，就不在继续遍历后面数据
in的优化
     MySQL对in查询，会先进行排序，再采用二分法查找数据。比如where id in (2,1,3)，变成 in (1,2,3)

数据引擎（Engine）执行语句

最后查询执行引擎负责执行 SQL，此时查询执行引擎会根据 SQL 语句中表的存储引擎类型，以及对应的API接口与底层存储引擎缓存或者物理文件的交互，得到查询结果并返回给客户端。若开启用查询缓存，这时会将SQL 语句和结果完整地保存到查询缓存（Cache&Buffer）中，以后若有相同的 SQL 语句执行则直接返回结果。如果返回结果过多，会采用增量模式返回。