Oracle之SQL语句执行过程解析

导读：
一、Oracle数据库的体系结构
  1、6大内存区；
  2、5大后台进程；
  3、3大文件类型；
二、SQL语句执行过程分析
  1、客户端把sql语句发给服务器端执行；
  2、SQL语句解析(parse) 
    （1）查共享池的库缓存(library cache)；
    （2）检查SQL语句的合法性；
    （3）检查SQL语言含义；
    （4）获得对象解析锁；
    （5）数据访问权限的核对；
    （6）确定最佳执行计划
  3、SQL语句执行(exec)；
  4、提取数据(fetch)。 

一、Oracle数据库的体系结构

  简单了解一下Oracle的体系结构：主要有6大内存区、5大后台进程、3大文件类型。

  这些具体的内容会在以后的文章中陆续分析到。下图所示为Oracle体系结构图。

 1、6大内存区：

  （1）共享池(shared pool)

  （2）数据库缓存区高速缓存(buffer cache)

  （3）重做日志缓存区(redo log cache)

  （4）Java池

  （5）streams池

  （6）大型池(large)

 2、5大后台进程：

  （1）PMON：进程监视进程（Process Monitor Process）。

  （2）SMON：系统监视进程（System Monitor Process）。

  （3）DBWn：数据库写入进程（Database Writer Process），将信息从SGA的数据库

         缓冲存储区中写入到数据库数据文件中。

  （4）LGWR：日志写入进程（Log Writer Process），将生成的REDO信息从日志缓冲

         区写入到数据库联机REDO日志中。

  （5）CKPT：检查点进程（Checkpoint Process），在检查点操作期间，CKPT进程会

         通知DBWn检查此点。

 3、3大文件类型：

  （1）ctl控制文件：记录数据库的物理结构信息、当前运行的状态信息等。

  （2）dbf数据文件：Oracle表信息。

  （3）log重做日志文件：记录数据文件块所有的操作变化过程。

二、SQL语句执行过程分析

1、客户端把sql语句发给服务器端执行

 客户端输入一条SQL语句执行后，客户端会把这条语句发给服务器端执行，服务器端就会让服务器

进程(server process)来处理。Oracle客户端是不会做任何的操作，他的主要任务就是把客户端产生

的一些SQL语句发送给服务器端。

需要注意：客户端的数据库进程跟服务器的数据库进程是一一对应的。

2、SQL语句解析(parse)

 SQL语句的解析也是在服务器端进行的，也是通过服务器进程(server process)进行解析。而且解

析类型也分硬解析和软解析。

 （1）查共享池的库缓存(library cache)

  服务器进程(server process)接到客户端发来的SQL语句不会直接去数据库中查找数据，而是

先要到共享池的库缓存(library cache:专门存放SQL语句及其对应的执行计划)中查找是否存在相同

语句的执行计划。如果有，则服务器进程就会立即执行该执行计划。从而省去了从磁盘文件中读取文

件数据，也省去了语句的解析过程。

 （2）检查SQL语句的合法性

  服务器进程没有在共享池的库缓存(library cache)中找到相同的执行计划，则数据库服务器进程

就会开始检查这条语句的合法性。这里主要是对SQL语句的语法进行检查，看看其是否合乎语法规则。

如果服务器进程认为这条SQL语句不符合语法规则的时候，就会把这个错误信息，反馈给客户端。在

这个语法检查的过程中，不会对SQL语句中所包含的表名、列名等等进行检查，他只是语法上的检查。

 （3）检查SQL语言含义

 若SQL语句符合语法上的定义的话，则服务器进程接下去会对语句中的字段、表等内容进行检查。

看看这些字段、表是否在数据库中。如果表名与列名不准确的话，则数据库会就会反馈错误信息给客户

端。所以，有时候我们写select语句的时候，若语法与表名或者列名同时写错的话，则系统是先提示

说语法错误，等到语法完全正确后，再提示说列名或表名错误。

 （4）获得对象解析锁

 当语法、语义都正确后，系统就会对我们需要查询的对象加锁。这主要是为了保障数据的一致性，防止

我们在查询的过程中，其他用户对这个对象的结构发生改变。对于加锁的原理与方法，将在后续文章中做

详细阐述，此处就不再赘述。

 （5）数据访问权限的核对

 当语法、语义通过检查之后，客户端还不一定能够取得数据。服务器进程还会检查，所连接的用户是否

有这个数据访问的权限。若连接上服务器的用户不具有数据访问权限的话，则客户端就不能够取得这些数

据。这在前端应用软件开发调试的过程中，可能会经常碰到。

注意：数据库服务器进程先检查语法与语义，然后才会检查访问权限。

 （6）确定最佳执行计划

 当上面的步骤都没问题后，服务器进程还是不会直接对数据库文件进行查询。服务器进程会根据一定的

规则，对这条语句进行优化。不过此处说的这个优化是有限的。一般在应用软件开发的过程中，需要对数

据库的sql语言进行优化，这个优化的作用要大大地大于服务器进程的自我优化。所以，一般在应用软件

开发的时候，数据库的优化是少不了的。

 当服务器进程的优化器确定这条查询语句的最佳执行计划后，就会将这条SQL语句与执行计划保存到共

享池的库缓存(library cache)中。等以后还有这个查询时，就会省略以上的语法、语义与权限检查

的步骤，而直接执行SQL语句，提高SQL语句处理效率。

3、SQL语句执行(exec)

 语句解析只是对SQL语句的语法进行解析，以确保服务器能够知道这条语句到底表达的是什么意思。等

到语句解析完成之后，数据库服务器进程才会真正的执行这条SQL语句。这个语句执行也分两种情况。

一是若被选择行所在的数据块已经被读取到数据缓冲区的话，则服务器进程会直接把这个数据传递给客

户端，而不是从数据库文件中去查询数据。

若数据不在缓冲区中，则服务器进程将从数据库文件中查询相关数据，并把这些数据放入到数据缓冲区中。

 Oracle数据库中，定义了很多种类的高速缓存。像上面所说的SQL语句缓存与现在讲的数据缓存。在学

习数据库的时候，需要对这些缓存有清晰的认识，并了解各个种类缓存的作用。这对后续数据库维护与数

据库优化是非常有用的。

4、提取数据(fetch)

 当语句执行完成之后，查询到的数据还是在服务器进程中，还没有被传送到客户端的用户进程。所以，

在服务器端的进程中，有一个专门负责数据提取的一段代码。他的作用就是把查询到的数据结果返回给

用户端进程，从而完成整个查询动作。