数据库SQL SELECT查询的工作原理

作为B/S架构的开发人员，总是离不开数据库。一般开发员只会应用SQL的四条经典语句:select，insert，delete，update。但是我从来没有研究过它们的工作原理，这篇我想说一说select在数据库中的工作原理。

B/S架构中最经典的话题无非于三层架构，可以大概分为数据层，业务逻辑层和表示层，而数据层的作用一般都是和数据库交互，例如查询记录。我们经常是写好查询SQL，然后调用程序执行SQL。但是它内部的工作流程是怎样的呢？先做哪一步，然后做哪一步等，我想还有大部分朋友和我一样都不一定清楚。

第一步：应用程序把查询SQL语句发给服务器端执行

我们在数据层执行SQL语句时，应用程序会连接到相应的数据库服务器，把SQL语句发送给服务器处理。

第二步：服务器解析请求的SQL语句

1.SQL计划缓存，经常用查询分析器的朋友大概都知道这样一个事实，往往一个查询语句在第一次运行的时候需要执行特别长的时间，但是如果你马上或者在一定时间内运行同样的语句，会在很短的时间内返回查询结果。

原因：

• 服务器在接收到查询请求后，并不会马上去数据库查询，而是在数据库中的计划缓存中找是否有相对应的执行计划，如果存在，就直接调用已经编译好的执行计划，节省了执行计划的编译时间。
• 如果所查询的行已经存在于数据缓冲存储区中，就不用查询物理文件了，而是从缓存中取数据，这样从内存中取数据就会比从硬盘上读取数据快很多，提高了查询效率.数据缓冲存储区会在后面提到。

2.如果在SQL计划缓存中没有对应的执行计划，服务器首先会对用户请求的SQL语句进行语法效验，如果有语法错误，服务器会结束查询操作，并用返回相应的错误信息给调用它的应用程序。

注意:此时返回的错误信息中，只会包含基本的语法错误信息，例如select写成selec等，错误信息中如果包含一列表中本没有的列，此时服务器是不会检查出来的，因为只是语法验证，语义是否正确放在下一步进行。

3.语法符合后，就开始验证它的语义是否正确，例如，表名，列名，存储过程等等数据库对象是否真正存在，如果发现有不存在的，就会报错给应用程序，同时结束查询。

4.接下来就是获得对象的解析锁，我们在查询一个表时，首先服务器会对这个对象加锁，这是为了保证数据的统一性，如果不加锁，此时有数据插入，但因为没有加锁的原因，查询已经将这条记录读入，而有的插入会因为事务的失败会回滚，就会形成脏读的现象。

5.接下来就是对数据库用户权限的验证，SQL语句语法，语义都正确，此时并不一定能够得到查询结果，如果数据库用户没有相应的访问权限，服务器会报出权限不足的错误给应用程序，在稍大的项目中，往往一个项目里面会包含好几个数据库连接串，这些数据库用户具有不同的权限，有的是只读权限，有的是只写权限，有的是可读可写，根据不同的操作选取不同的用户来执行，稍微不注意，无论你的SQL语句写的多么完善，完美无缺都没用。

6.解析的最后一步，就是确定最终的执行计划。当语法，语义，权限都验证后，服务器并不会马上给你返回结果，而是会针对你的SQL进行优化，选择不同的查询算法以最高效的形式返回给应用程序。例如在做表联合查询时，服务器会根据开销成本来最终决定采用hashjoin，mergejoin，还是loopjoin，采用哪一个索引会更高效等等，不过它的自动化优化是有限的，要想写出高效的查询SQL还是要优化自己的SQL查询语句。

当确定好执行计划后，就会把这个执行计划保存到SQL计划缓存中，下次在有相同的执行请求时，就直接从计划缓存中取，避免重新编译执行计划。

第三步：语句执行

服务器对SQL语句解析完成后，服务器才会知道这条语句到底代表了什么意思，接下来才会真正的执行SQL语句。

这时分两种情况:

• 如果查询语句所包含的数据行已经读取到数据缓冲存储区的话，服务器会直接从数据缓冲存储区中读取数据返回给应用程序，避免了从物理文件中读取，提高查询速度。
• 如果数据行没有在数据缓冲存储区中，则会从物理文件中读取记录返回给应用程序，同时把数据行写入数据缓冲存储区中，供下次使用。

说明:SQL缓存分好几种，这里有兴趣的朋友可以去搜索一下，有时因为缓存的存在，使得我们很难马上看出优化的结果，因为第二次执行因为有缓存的存在，会特别快速，所以一般都是先消除缓存，然后比较优化前后的性能表现，这里有几个常用的方法:

DBCCDROPCLEANBUFFERS

从缓冲池中删除所有清除缓冲区。

DBCCFREEPROCCACHE

从过程缓存中删除所有元素。

DBCCFREESYSTEMCACHE

从所有缓存中释放所有未使用的缓存条目。SQLServer2005数据库引擎会事先在后台清理未使用的缓存条目，以使内存可用于当前条目。但是，可以使用此命令从所有缓存中手动删除未使用的条目。

这只能基本消除SQL缓存的影响，目前好像没有完全消除缓存的方案，如果大家有，请指教。

结论:只有知道了服务执行应用程序提交的SQL的操作流程才能很好的调试我们的应用程序。

1. 确保SQL语法正确;
2. 确保SQL语义上的正确性，即对象是否存在;
3. 数据库用户是否具有相应的访问权限。