一条 SQL 语句的内部执行流程详解（MySQL为例）

当执行如下 SQL：

SELECT * FROM users WHERE id = 1;

在数据库内部，其实会经历多个复杂且有序的阶段。以下是 MySQL（InnoDB 引擎）中 SQL 查询语句从发送到结果返回的完整执行流程。

客户端连接阶段

• 客户端（如 JDBC、MySQL Shell）通过 TCP 与 MySQL 服务器建立连接。
• 连接器模块完成身份认证（用户名/密码）、权限校验。
• 若使用连接池，连接可能已被复用。

语法分析阶段（Parser）

1. 词法分析（Lexical Analysis）

• 将 SQL 字符串拆解成关键字、标识符、操作符等 Token。
• 例子：SELECT, *, FROM, users, WHERE, id, =, 1

2. 语法分析（Syntax Analysis）

• 依据 SQL 语法规则生成抽象语法树（AST）。
• 若语法不合法，此阶段抛出语法错误。

预处理阶段（Preprocessor）

• 验证表/字段是否存在。
• 检查当前用户是否有访问权限。
• 解析字段别名、函数等表达式。
• 确定查询涉及的表和列。
• 最终输出逻辑查询结构。

查询优化阶段（Optimizer）

优化器根据预处理阶段的语义结构生成最优执行计划（Execution Plan）。

1. 访问路径选择

• 使用 索引扫描 还是 全表扫描？
• 是否走覆盖索引，是否需要回表？

2. 连接顺序优化（Join Order）

• 对多表 JOIN，决定访问顺序与连接方法（如 Nested Loop、Hash Join）。

3. 成本估算（Cost Estimation）

• 评估每种执行方式的代价（IO 次数、内存使用等）。
• 选择代价最小的执行路径。

查询执行阶段（Executor）

执行器根据优化器生成的执行计划与存储引擎交互，完成数据访问。

执行器主要职责：

• 调用引擎接口访问表和索引。
• 进行 WHERE 过滤、JOIN、聚合、排序、分组等操作。
• 构造并返回最终结果集。

存储引擎访问阶段（以 InnoDB 为例）

MySQL 使用插件式存储引擎架构。以 InnoDB 为例：

• 数据页首先尝试从 Buffer Pool（缓冲池）中读取。
• 若不在缓冲池，则从磁盘读取并加入缓冲池。
• 使用 B+ 树索引定位记录。
• 如果为覆盖索引（索引包含查询列），可避免回表。
• 对于非索引字段，需根据主键“回表”查找。

结果返回阶段

• 执行器生成的结果集通过 MySQL 协议格式化。
• 数据从服务器通过网络传输返回给客户端。
• 客户端解析并展示结果。

日志与事务支持（InnoDB）

虽然 SELECT 查询本身不会写入日志，但其他 SQL 会涉及以下机制：

• Undo Log：支持事务回滚、MVCC。
• Redo Log：保证事务持久化（WAL机制）。
• Binlog：记录变更操作，用于主从复制和恢复。

注：查询语句可能间接使用 undo log（如 MVCC）。

SQL 执行流程图

使用 EXPLAIN 查看执行计划

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE id = 1;

查看字段含义：

• id: 查询标识
• select_type: 查询类型（SIMPLE/PRIMARY等）
• table: 访问的表
• type: 连接类型（ALL、index、range、ref、const 等）
• key: 使用的索引
• rows: 扫描的行数
• Extra: 是否使用临时表、排序、是否回表等信息

查询性能影响因素

总结

一条 SQL 查询的完整内部执行流程如下：

1. 客户端连接 → 建立连接并认证
2. 解析 SQL → 词法/语法分析生成语法树
3. 预处理 → 验证权限与对象合法性
4. 优化器选择最优执行计划
5. 执行器执行 SQL 逻辑
6. 存储引擎读取数据
7. 返回结果集给客户端