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MySQL-基础汇总

数据库对于任何一个从事后台开发的人说都是永远躲不掉的，任何系统或程序离开了数据的支持都变的毫无意义。而管理数据的工具——数据库就显得尤为重要。本章节我们的核心就是 MySQL，相信很多小伙伴跟我一样，也沉浸在增、删、改、查的舒适区里沾沾自喜。认为MySQL也不过如此，这不用起来也得心应手的嘛！而当你真正走出这个舒适圈，看看外面的世界（与他人技术交流亦或求职面试）。猛然发现自己真的是井底之蛙，有些概念或许听说过，有些甚至不知所云。所以有必要认真系统的去学习并整理一下 MySQL。

SQL的执行流程

众所周知，我们对 MySQL 数据库中数据的操作是通过执行 sql 语句来实现的。那么一个 sql 语句的执行中间经历了怎样的过程？

建立连接

无论我们的 sql 语句写的再天花乱坠，没有连上 MySQL 就是白费功夫。所以第一步得需要跟 MySQL数据库建立连接，客户端向 MySQL 数据库发送网络请求（TCP/IP、命名管道或共享内存、Unix域套接字这几种方式之一来与服务器进程建立连接。这几种连接方式了解下即可），每当有一个客户端进程连接到 MySQL 时，MySQL 都会创建一个线程来专门处理与这个客户端的交互，当该客户端退出时会与MySQL 断开连接，MySQL 并不会立即把与该客户端交互的线程销毁掉，而是把它缓存起来，在另一个新的客户端再进行连接时，为了节省线程销毁和创建的开销，把这个缓存的线程分配给这个新连接的客户端。那怎么知道相关线程的连接情况呢？(注：本文所有的命令执行都是通过Navicat执行的)

我们可以通过执行命令

show status like 'Threads%';

执行结果如下
在这里插入图片描述

Threads_cached：表示线程缓存中的线程数量。MySQL会缓存一定数量的线程以应对新的连接请求，这样可以避免为每个新连接都创建和销毁线程的开销。如果这个数字接近Threads_connected，那么说明线程缓存设置得比较合适。设置缓存大小的配置是thread_cache_size 默认大小为-1 可自动调整。它的最大值是16384。
Threads_connected：当前打开的连接数。这个数字显示了有多少客户端正在与MySQL服务器进行交互。
Threads_created：自服务器启动以来创建的线程总数。如果这个值越大，配置项 thread_cache_size 可相应的增大以提升线程的缓存命中率
Threads_running：当前正在执行查询（运行）的线程数量。

这里提到了 thread_cache_size 我们可以通过命令进行查看

SELECT @@thread_cache_size

执行结果如下
在这里插入图片描述

-- 显示用户正在运行的线程
show FULL PROCESSLIST

关于连接其实还有一个需要关注的点——连接数，那要查看最大连接数我们可以通过执行

SELECT @@max_connections

执行结果如下
在这里插入图片描述

max_connections 表示最大的连接数，超过该值不允许建立连接。默认值是151，最小值是1最大值是‌100000。

想要查看连接超时时间可以通过执行命令

SELECT @@wait_timeout;

在这里插入图片描述

wait_timeout 非交互连接等待的时间（单位s）默认值28800 也就是8小时，空闲的线程如果8小时没动静，则会断开。

在其他的连接的配置中比较重要的就是 Max_used_connections，查看与之相关的信息可以通过执行命令

show status like 'Max_used_connections%';

执行结果如下
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Max_used_connections 自服务启动以来最大的连接数，它记录了自MySQL服务器启动以来，同一时刻并行连接数的最大值。这个值并不表示当前的连接数，而是提供了一个历史记录，用于评估MySQL服务器在过去所承受的最大连接压力。

Max_used_connections_time 表示达到这个峰值的时间。

在成功的与 MySQL 建立连接之后接下来就要开始进入查询的阶段了，因为我们发送给MySQL的请求是我们输入的sql语句（本质上是一段文本）所以首先要对sql 语句进行分析

解析sql

解析sql是借用解析器去把sql语句解析出来，看是否正确可分为词法解析和语法解析

词法解析

顾名思义就是将 sql 语句打碎，转化成一个个的单词，判断单词是否正确
语法解析

在输入的sql语句中所有单词都正确的基础上检查该sql的语法是否正确。例如，where是不是写成where1,from写成from1. 表名、列名是否存在、用户是否有操作权限等等。如果出现错误直接抛出错误。

通过解析器的解析，我们写的 sql 词法正确，语法上也没有错误。那接下来 MySQL 还要对 sql 语句进行预处理操作

预处理

在 MySQL 中，预处理（Prepared Statements）是一种通过编译和执行 SQL 语句的分离来优化性能和增强安全性的技术。预处理语句通常用于防止 SQL 注入攻击，并可以通过减少 SQL 语句的编译次数来提高性能。预处理语句是一种在 SQL 语句中包含占位符（通常是问号 ?）的语句。Mybatis 中拼接 sql 时用的 #{} 和 ${}，其中 #{} 就会去解析变成参数，然后进行预处理，能防止sql注入，并且必须传入参数。

查询优化

经过前面几个步骤的洗礼，我们的 sql 语句的所包含的信息完整且语法正确 (所查询的表、列、以及筛选条件都正确)，但是我们写的 sql 执行效率不是特别高，需要进行优化。此时优化器就登场了，它会对我们的 sql 语句进行优化（如外连接转化为内连接、表达式简化、子查询转为连接等等）在执行的时候还会判断需不需要走索引，总之优化器会先帮我们做这些工作。优化后会生成一个最终的执行计划，所以这个语句到底如何执行更好，优化器来决定。

到目前为止，我们还未真正的获取到数据。MySQL 把数据的存储和提取操作都封装到了存储引擎中。

存储引擎

执行器去根据表设置的存储引擎，调用不同存储引擎的API接口获取数据。如果要查看当前 MySQL的存储引擎可以通过执行命令

SHOW ENGINES;  -- 查询当前服务器支持的存储引擎

执行结果如下
在这里插入图片描述

在以上存储引擎中常用的存储引擎就只有 InnoDB 和 MyISAM，其中 InnoDB 为默认的存储引擎。我们通过表格的形式来对比一下这两个存储引擎的区别。

对比	事务支持	外键支持	锁机制	计数统计	主键要求
InnoDB	支持	支持	支持行级锁	没有保存表的总行数	必须有主键
MyISAM	不支持	不支持	只支持表锁，不支持行锁和页面锁	保存有表的总行数	允许没有任何索引和主键的表存在

我们都知道数据最终是存到磁盘中的，不同的存储引擎会有自己的存储实现方式。那如何在磁盘里找到数据存储的位置，可以执行如下命令

SHOW VARIABLES LIKE '%datadir%';

结果如下
在这里插入图片描述

注：这里是安装的windows 版本的 MySQL, Linux 下的地址会有不同

为了体现不同存储引擎在磁盘中的存储方式不同，我们模拟创建两个存储引擎的表，执行如下命令

CREATE TABLE `t_teacher` (
  `id` int(10) NOT NULL COMMENT '主键id',
  `name` varchar(255) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
  `age` int(5) DEFAULT NULL COMMENT '年龄',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin;

CREATE TABLE `t_student` (
  `id` int(10) NOT NULL COMMENT '主键id',
  `name` varchar(255) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
  `age` int(5) DEFAULT NULL COMMENT '年龄',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE= MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin;

在上述 sql 片段中我们创建了两个表教师表和学生表，其中教师表采用默认的存储引擎 InnoDB，学生表用 MyISAM 我们来看这两个表在磁盘中的存储情况
在这里插入图片描述

从图上我们可以明显的看出 MyISAM的文件是3个，而InnoDB表数据文件只有1个。

MyISAM磁盘文件

MYD文件存储所有的数据记录
MYI文件存储索引信息，即表的索引数据
sdi 系统数据文件，存储一些元数据、表结构，比如行数、空间碎片等

InnoDB磁盘文件

而 InnoDB 的磁盘文件就一个ibd文件存储数据与索引（关于Innodb的具体内容会单独整理一篇文章，此处不做具体的展开）

字符集与比较规则

与 sql执行流程相关的内容梳理完了，我们接下来看一块儿经常容易忽略的内容——字符集和比较规则。众所周知，我们创建数据库的时候都会有这样的选择项
在这里插入图片描述

字符集

字符集（Character Set），也被称为编码表，是一个系统支持的所有字符的集合。为了使计算机能够准确地表示、存储和处理各种文本数据，字符集定义了字符与二进制数据之间的映射关系。在计算机内部，所有的信息都是以二进制形式存储和处理的。字符集就是一套规则，它规定了如何将字符转换为二进制数据，以及如何将二进制数据转换回字符。我们看一下常见的字符集

字符集	特征
ASCII	共收录128个字符，包括空格、标点、数字、大小写字母及一些不可见字符
ISO 8859-1	共收录256个字符是 ASCII 字符集的扩充，它的别名为 Latin1
GB2312	收录汉字6763个，其他文字符号682个
GBK	是GB2312字符集的扩充，编码方式兼容GB2312
UTF-8(重要)	几乎收录了所有的字符，编码一个字符需要1~4字节

其他的字符集稍微了解下即可，我们还是把目光集中在重点的 UTF-8上

MySQL中的字符集

我们在创建数据库时会发现UTF-8字符集时有两个，utf8 与 utf8mb4。正如前面所说 UTF-8 字符集表示一个字符时需要1_{4个字节，而正常情况下一般常用的字符用1}3个字节就够了，某些特殊的字符则需要1~4的字节来表示（比如表情 emoji）一个字符所用最大字节长度会在某些方面影响性能以及存储。所以我们在创建数据库时看到的 utf8 其实是一个 “简化” 的 UTF-8，它有一个别名叫 utf8mb3 它只使用1~3个字节。utf8mb4 才是正儿八经的 UTF-8 使用1~4个字节。在 MySQL8.0 以后已经将utf8mb4 认定为默认的字符集。那我们要看一下目前 MySQL中有哪些字符集，执行如下命令

show charset;

执行结果如下
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Default collation 代表该字符集默认的比较规则，Maxlen则表示该字符集最多需要几个字节表示一个字符。

字符集比较规则

我们来看一下 UTF-8 系列的字符集有哪些比较规则，执行命令

SHOW COLLATION LIKE'utf8_%';

执行结果如下
在这里插入图片描述

那这么多的比较规则该如何进行选择呢，其实 Default 中包含 yes的都是默认的比较规则。我们可以看到这些比较规则以 utf-8 开头而后面跟着的是比较规则对应的语言，比如 utf8mb4_polish_ci 表示波兰语比较规则，utf8mb4_spanish2_ci 是西班牙语比较规则。这些我们肯定大概率用不到仅作为一个了解，我们只需要知道 general_ci 结尾的是通用的比较规则就可以了。

附：比较规则后缀代表的含义

后缀	含义
_ai	不区分重音
_as	区分重音
_ci	不区分大小写
_cs	区分大小写
_bin	以二进制方式比较

总结

本篇是 MySQL 章节的开篇，内容不是很多。主要从sql执行流程的角度出发，在执行流程中涉及每个阶段一些 mysql 的信息查看，另外就是总结了下字符集和比较规则的一点冷知识，姑且算做一个开胃小菜。

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