用数据库的方式思考SQL是如何执行的

我们在日常的工作中会经常接触到数据库，那么这些数据库的SQL语句都是怎么执行的呢？
这次我着重从以下几个方面进行介绍：

• Oracle中的SQL是如何执行的，什么是硬解析和软解析
• MySQL中的SQL是如何执行的，MySQL的体系结构是怎样的
• 什么是存储引擎，MySQL的存储引擎有哪些

Oracle中的SQL是如何执行的

先来看下SQL在Oracle中的执行过程：

从上面这张图中可以看出，SQL 语句在 Oracle 中经历了如下过程：

• 语法检查：检查 SQL 拼写是否正确，如果不正确，Oracle 会报语法错误。

• 语义检查：检查 SQL 中的访问对象是否存在。比如我们在写 SELECT 语句的时候，列名写错了，系统就会提示错误。语法检查和语义检查的作用是保证 SQL 语句没有错误。

• 权限检查：看用户是否具备访问该数据的权限。

• 共享池检查：共享池（Shared Pool）是一块内存池，最主要的作用是缓存 SQL 语句和该语句的执行计划。Oracle 通过检查共享池是否存在 SQL 语句的执行计划，来判断进行软解析，还是硬解析。那软解析和硬解析又该怎么理解呢？

在共享池中，Oracle 首先对 SQL 语句进行 Hash 运算，然后根据 Hash 值在库缓存（Library Cache）中查找，如果存在 SQL 语句的执行计划，就直接拿来执行，直接进入“执行器”的环节，这就是软解析。
如果没有找到 SQL 语句和执行计划，Oracle 就需要创建解析树进行解析，生成执行计划，进入“优化器”这个步骤，这就是硬解析。

• 优化器：优化器中就是要进行硬解析，也就是决定怎么做，比如创建解析树，生成执行计划。

• 执行器：当有了解析树和执行计划之后，就知道了 SQL 该怎么被执行，这样就可以在执行器中执行语句了。

共享池是Oracle中的术语，包括库缓存，数据字典缓冲区等。上面说的就是库缓存区，主要缓存SQL语句和执行计划。而数据字典缓冲区存储的是Oracle中的对象定义，比如表，视图，索引等对象。当对SQL语句进行解析的时候，如果需要相关数据，就会从数据字典缓冲区提取。
库缓存这一个步骤，决定了SQL语句是否需要进行硬解析。为了提升SQL的执行效率，应该尽量避免硬解析，因为在SQL的执行过程中，创建解析树，生成执行计划是十分消耗资源的。

你可能会问，如何避免硬解析，尽量使用软解析呢？在Oracle中，绑定变量是它的一个特色。具体来说，就是在SQL语句中使用变量，通过不同的变量取值来改变SQL的执行结果。这样的好处是能够提升软解析的可能性，不足之处就在于可能会导致生成的执行计划不够优化，因此是否需要绑定变量还需要视情况而定。

举一个例子，我们使用下面的查询语句：

SQL > select * from player where player_id = 10001;

如果使用绑定变量，如：

SQL > select * from player where player_id = :player_id;

这两个查询语句的效率在Oracle中完全不同，如果在查询player_id = 10001以后，还会查询10002、10003之类数据，那么每一次查询都会创建一个新的查询解析。而第二种方式使用了绑定变量，那么在第一次查询之后，在共享池中就会存在这类查询的执行计划，也就是软解析。

MySQL中的SQL是如何执行的

MySQL是典型的C/S架构，服务端使用的mysqld。

可以看到，MySQL由三层组成：

• 连接层：客户端和服务器端建立连接，客户端发送SQL到服务端。

• SQL层：对SQL语句进行查询处理。

• 存储引擎层：与数据库文件打交道，负责数据读取和存储。

  
  

• 查询缓存：Server如果在查询缓存时发现了这条SQL语句，就会直接将结果返回给客户端；如果没有，机会进入到解析器阶段。需要说明的情况是，因为查询缓存的效率不是很高，因此在MySQL8.0之后就逐渐抛弃了这个功能。

• 解析器：在解析器中对SQL语句进行语法分析，语义分析。

• 优化器：在优化器中会确定SQL语句的执行路径，比如是 根据全表进行检索，还是根据索引进行检索。

• 执行器：在执行之前应该判断该用户是否具备了权限，具备权限就执行SQL查询并返回结果。

所以在MySQL中的SQL语句执行流程是：SQL语句->缓存查询->解析器->优化器->执行器。
与Oracle不同的是，MySQL的存储引擎采用了插件的形式，每个存储引擎都面向一种特定的数据库应用环境。下面是一些常用的存储引擎：

• InnoDB 存储引擎：它是 MySQL 5.5.8 版本之后默认的存储引擎，最大的特点是支持事务、行级锁定、外键约束等。
• MyISAM 存储引擎：在 MySQL 5.5.8 版本之前是默认的存储引擎，不支持事务，也不支持外键，最大的特点是速度快，占用资源少。
• Memory 存储引擎：使用系统内存作为存储介质，以便得到更快的响应速度。不过如果 mysqld 进程崩溃，则会导致所有的数据丢失，因此我们只有当数据是临时的情况下才使用 Memory 存储引擎。
• NDB 存储引擎：也叫做 NDB Cluster 存储引擎，主要用于 MySQL Cluster 分布式集群环境，类似于 Oracle 的 RAC 集群。
• Archive 存储引擎：它有很好的压缩机制，用于文件归档，在请求写入时会进行压缩，所以也经常用来做仓库。

总结

两种数据库都是通过解析器->优化器->执行器这样的流程来执行SQL的。
但是Oracle和MySQL在进行SQL的查询上面有软件实现层面的差异。Oracle提出了共享池的概念，通过共享池来判断是进行软解析还是硬解析。而在MySQL中，8.0以后的版本不再支持查询缓存，而是直接执行解析器->优化器->执行器的流程，这一点从MySQL中的show profile里也能看到。