2 mysql底层解析——表对象缓存，包括连接、解析、缓存、引擎、存储等

学习了mysql的连接层之后，要来看一下mysql的server层了。这一层聚集了mysql的最多的逻辑，包括了请求解析、查询缓存、语义分析、查询优化、各种计算函数、扫描记录、binlog、缓存、锁、内存管理等等。

当一个连接建立起了，用户发过来一个sql语句，从接到这个语句到返回给用户结果，这个过程中，经历了很多事，如果每一步都非常清楚，那么你就能解决大部分的问题。

这一篇主要是讲表对象缓存。

我借用一下别人画的一个图

创建表

假如你已经创建好了一个表，设置好了列、列属性，索引什么的，并且指定好了存储引擎（默认innodb）。

表对象缓存

用户发过来一个sql，譬如select * from tableA where id =1;此时mysql拿到了这个请求，会先到查询缓存中看，之前是不是执行过这个语句。缓存里key就是这个查询语句，如果查询缓存有，那么就直接返回value给客户端。这个查询缓存是个非常鸡肋的东西，新版8.0已经把它删掉了。这里也不多提。

mysql收到请求后，会进行sql语句解析，会分析出，你是查询（插入、删除），哪个表（tableA、tableB），条件。然后先判断sql语句是否合法，假如你写了个selector * 那么就会报错给你看。

ok，要进入正题表对象缓存了。

解析出了表之后，要得到这个表的各种信息。

一级表结构缓存

我要操作表了，首先我要找到这个表。先从缓存中（源码里的table_def_cache，是一个Hash结构）找，根据表名做为Key去找，由于我是第一次访问这个表，缓存里没有。那么就会从System表里去找，熟悉mysql元数据的应该知道，元数据里有每个表的定义，列信息什么的都在表里。找到了这个表，就会构建出这个表的结构体TABLE_SHARE。

这个TABLE_SHARE是一个静态的、不允许修改的（在内存中）结构体TABLE_SHARE，并将其放入缓存中（一个Hash结构里，key就是表名+模式名）。可以理解为一个java里的类，每个字段已经被赋了初始值。这个缓存是属于mysql层的，与后面的存储引擎无关。里面保存了表名、库名、所有列信息、列默认值、表的字符集、对应的frm文件路径、对应的存储引擎、主键等。

请注意，这个结构体就是一级缓存，它被所有用户共享，并且不可修改，从系统表被读入直到该表被修改或删除，这个缓存都会一直存在。

二级表对象缓存

表已经找到了，结构也已经被缓存了，此时我还不能操作这个表。因为缺少一个表对象。

上面的TABLE_SHARE可以理解为一个模板类，包含了表的基本信息，能被所有用户共享。但是里面还缺少一些信息，譬如不同用户对该表的权限、譬如存储引擎信息。那么要想操作这个表，就需要创建一个表对象来供当前用户（线程）使用。

创建表对象就是实例化的过程，每个用户独享一个实例，我们称之为table实例，不会影响其他用户。创建的这个实例，里面有一个指向TABLE_SHARE的引用，用以获取基本信息，还有一些其他属性，譬如存储引擎层的信息也会被初始化（引擎的handler）。

表对象创建完毕后，就具备了和存储引擎交互的能力（通过handler）。创建后，也会放入缓存，供下次使用时避免反复创建实例。

mysql层与存储引擎层，就是从这里开始分家的，table对象就是他俩沟通的桥梁。对于各个存储引擎，需要提供公共的接口来供上层（mysql server）层来调用，并由各自的table实例来完成各自的操作。 譬如插入一条记录，就可以调用table实例中被初始化过的存储引擎的句柄接口函数ha_write_row，进行写入。

这个table实例在一次操作完成之后就不需要了，系统此时并没有将其释放掉，而是保存下来，用一个状态标志位标记一下，并且会调用handler.reset()来重置引擎表状态，目的是handler会被复用，如果不reset，可能导致信息错误。缓存后，当下次用户再访问时，就不需要重新实例化了。

总结

可以看到，当你想操作一个表时，系统对于这个表，会有两层缓存。第一层是SHARE缓存，第二层就是实例化后的对象缓存Table。

是缓存就有淘汰策略，其实我们自己就能判断出来，SHARE缓存只有在表结构定义改变时，才会被删除，但是倘若表巨多，SHARE缓存超出限制，也会淘汰那些不经常使用的SHARE。

第二层的实例缓存，也是有最大值的，超出后则开始淘汰。

涉及的参数变量有两个，table_open_cache和table_definition_cache，一些淘汰策略数值就是靠这两个参数来计算得到的。当你有巨多的表时，可以网上查查这两个参数的涵义，适当调整修改。

优缺点

不同于某些数据库，一启动就加载了所有表信息。mysql是按需加载，由于mysql的插件式存储引擎，mysql做了两层的缓存模型，第二层才加载引擎的handler。

优缺点： 按需加载，提高内存利用率，避免启动时加载所有表信息带来的内存占用。

缺点： 两层缓存带来了效率的损失，每个用户（线程）都要实例化table对象。 在并发情况下，有可能会实例化多个table对象，导致table_open_cache增长过快，导致淘汰掉其他的table对象。同时倘若table比较大，譬如有N多的列，那么会占用非常多的内存。