MySQL 简单查询语句执行过程分析（五）发送数据给客户端

发表于 2年以前 | 总阅读数：308 次

本文是 MySQL 简单查询语句执行过程分析 6 篇中的第 5 篇，第 1 ~ 4 篇请看这里： [1. 词法分析 & 语法分析] [2. 查询准备阶段] [3. 从 InnoDB 读数据] [4. WHERE 条件]

经过前面几篇文章的讲述之后，终于来到了发送数据阶段，今天我们一起来看看 server 层读取到一条记录之后，发送给客户端之前都做了些什么？

对于 select 语句，MySQL 在执行过程中会把字段信息、数据记录发送给客户端，这两部分是分开发送的。完成查询优化之后，从存储引擎读取第一条记录之前，会先把 select 语句中的字段信息发送给客户端。然后从存储引擎读取记录，每读取一条记录，都会把该记录发送给客户端，然后再读取下一条记录并发送给客户端。

MySQL 发送字段信息和数据记录，根据发送内容的长度，有可能直接发送给客户端，也有可能是先写入网络缓冲区，等缓冲区满再一次性发送给客户端，本文中我们先不区分这两种不同的情况，都统一描述为发送给客户端。关于网络缓冲区，我们将在下一篇介绍。

接下来我们详细说说发送字段信息、数据记录这两部分内容。

示例表如下：

CREATE TABLE `t_recbuf` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `i1` int(10) unsigned DEFAULT '0',
  `str1` varchar(32) DEFAULT '',
  `str2` varchar(255) DEFAULT '',
  `c1` char(11) DEFAULT '',
  `e1` enum('北京','上海','广州','深圳','天津','杭州','成都','重庆','苏州','南京','哈尔滨','沈阳','长春','厦门','福州','南昌','泉州','德清','长沙','武汉') DEFAULT '北京',
  `s1` set('吃','喝','玩','乐','衣','食','住','行','前后','左右','上下','里外','远近','长短','黑白','水星','金星','地球','火星','木星','土星','天王星','海王星','冥王星') DEFAULT '',
  `bit1` bit(8) DEFAULT b'0',
  `bit2` bit(17) DEFAULT b'0',
  `blob1` blob,
  `d1` decimal(10,2) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2001 DEFAULT CHARSET=utf8;

1 . 发送字段信息

MySQL 只会把客户端需要的那些字段的字段信息发送给它，那么，MySQL 怎么知道要发送哪些字段的字段信息呢？

这个对于 MySQL 来说是小意思，select 中指定的字段，保存在一个叫 fields 的属性里，发送字段信息时，会遍历这个属性中的每一个字段，把字段信息发送给客户端。

开始发送字段信息之前，会先把字段数量发送给客户端。

然后把每个字段的以下信息发送给客户端：

def（这是固定的字符串内容，表示发送的是字段定义）
数据库名
表名
表别名（如果没有别名，则和表名一样）
字段名
字段别名（如果没有别名，则和字段名一样）
字段字符集（如果字段没有指定字符集，则继承表的字符集）
字段长度（字段内容转换为字符串时，占用的字节数）
字段类型
字段标记

字段信息发送完成之后，会发送结束包给客户端，长度 5 字节，表示的是服务器的状态。

2 . 发送数据记录

MySQL 发送数据记录时，也只会发送客户端需要的那些字段的内容。依然要用到那个叫 fields 的属性，遍历 fields 中的每个字段，把字段的内容转换为字符串，以及进行一些必要的逻辑处理之后，发送给客户端。

接下来，我们就来看看示例表中每种类型的字段怎么转换为字符串，以及还有可能涉及到哪些逻辑要处理？

2.1 int 类型

id、i1 字段都是 int 类型，字段值会由整数转换为字符串，因为指定了是无符号整数（unsigned），转换为字符串之后，数字前面不会有符号（+、- 都不会有）。

如果建表时，int 字段指定了 zerofill，把整数转换为字符串之后，会在前面用 0 把字符串填充到指定长度，如 id 定义为 int(10)，假设字段值为 24，转换为字符串之后，会在前面补充 10 - 2 = 8 个 0，变成 0000000024。

经过把整数转换为字符串，以及可能需要操作的在字符串前面补充 0 之后，内容就准备就绪了，然后把字符串长度和内容发送给客户端。

2.2 varchar 类型

str1、str2 字段都是 varchar 类型，本身就是字符串，不需要转换。str1 和 str2 唯一区别就是 str1 用 1 字节存储内容长度，str2 用 2 字节存储内容长度。

发送数据前，只需要先读取字段内容的长度（字节数），再读取相应字节数的内容，然后把长度和内容发送给客户端。

2.3 char 类型

c1 字段是 char 类型，本身就是字符串，不需要转换。

char 类型字段，取决于 sql_mode 是否开启了 PAD_CHAR_TO_FULL_LENGTH 选项，发送给客户端的内容会有些差别。

c1 字段的定义是 char(11)，我们以 c1 字段的内容 24 测试char 为例来说明。

如果开启了 PAD_CHAR_TO_FULL_LENGTH 选项，字符串内容后面会填充相应数量的空格，使内容中的字符数达到字段定义时的数量，24 测试char 有 9 个字符，会在后面填充 11 - 9 = 2 个空格，变成 24 测试char__，注意：2 个下划线代表 2 个空格。

如果 sql_mode 没有开启 PAD_CHAR_TO_FULL_LENGTH 选项，字符串内容后面不会有空格，就是这样的了：24 测试char，注意：最后没有空格。

上面处理完成后，就可以愉快的把字段内容长度和字段内容发送给客户端了。

2.4 enum 类型

enum 类型字段，在存储引擎中以整数存储，发送数据之前，会找到整数对应选项的内容作为字段内容，如果没有找到对应的选项，字段内容就是：空字符串。

示例表中 e1 字段各选项及其对应的整数值如下图：

假设存储引擎返回的 e1 字段整数值为 7，发送数据之前，会找到 7 对应选项的内容成都，占用字节数为 2（字数）* 3（utf8 一个汉字占用字节数）= 6 字节，把内容长度 6 和内容成都发送给客户端。

2.5 set 类型

set 类型字段，在存储引擎中也是以整数存储，发送数据之前，通过整数找到一个或多个对应选项的内容作为字段内容，如果有多个选项，字段内容中多个选项的内容之间用逗号分隔。

示例表中 s1 字段定义时指定的选项为：吃, 喝, 玩, 乐, 衣, 食, 住, 行, 前后, 左右, 上下, 里外, 远近, 长短, 黑白, 水星, 金星, 地球, 火星, 木星, 土星, 天王星, 海王星, 冥王星，共 24 个选项，每个选项占用 1 bit。

假设存储引擎返回的 s1 字段整数值为 2163720，遍历 s1 字段的 24 个选项，判断 2163720 中每一个选项对应的 bit 是否为 1，如果为 1，则把该选项内容（如天王星）追加到 s1 字符串值的后面，用逗号分隔，最终会得到字段内容乐,上下,金星,天王星，然后把字段内容长度 27 和字段内容乐,上下,金星,天王星发送给客户端。

一个汉字占 3 字节，一个逗号（,）占 1 字节。

为什么 2163720 转换为字符串是乐,上下,金星,天王星？

乐是第 4 个选项，序号为 3，值为 1 << 3 = 8。
上下是第 11 个选项，序号为 10，值为 1 << 10 = 1024。
金星是第 17 个选项，序号为 16，值为 1 << 16 = 65536。
天王星是第 22 个选项，序号为 21，值为 1 << 21 = 2097152。

2163720 由 4 个选项按位或计算得到：8 | 1024 | 65536 | 2097152 = 2163720，二进制示意图如下：

2.6 bit 类型

bit 类型字段，发送数据前，也要转换为字符串，就是我们熟悉的那种只包含 0 和 1 的二进制内容。

bit 类型字段在 InnoDB 中是以 C/C++ 中的 char 类型存储的，实际就是按字节存储，1 字节可以存储 8 bit，示例表结构中，bit1 定义为 bit(8) 正好占用 1 字节，bit2 定义为 bit(17)，用 2 字节不够存，多出来 1 bit 也需要占用 1 字节，所以需要 3 字节来存储。

存储引擎返回 bit 类型字段给 server 层时，就是以 C/C++ 中的 char * 指针返回的。

例如，某条记录的 bit1 字段值转换为字符串 00010001，长度为 8 字节，把长度 8 和内容 00010001 发送给客户端。bit2 字段值转换为字符串 00000000000011111，长度为 17 字节，把长度 17 和内容 00000000000011111 发送给客户端。

2.7 blob 类型

blob 类型字段，本身就是字符串，不需要转换。

blob 类型字段有个和其它字段不一样的地方，存储引擎返回记录给 server 层时，并没有把 blob 字段内容写入记录缓冲区，而是在引擎层分配了一块内存用于存储 blob 字段内容，并把内容的内存首地址写入记录缓冲区，发送数据时，根据内容的内存首地址直接从引擎层存储 blob 字段内容的内存区域中读取字段内容，把字段容内容长度和字段内容发送给客户端。