mysql 存储过程的实现原理

Posted 2020-07-23

一、描述
　　存储过程是一组可以完成特定功能的SQL语句集，经编译后存储在数据库中
　　statement语句（DDL、DML、导出及管理语句等）、异常处理、流程控制
二、创建存储过程
　　系统做语句分析，如果没有出现词、语法等的错误则存入系统表mysql.proc中
三、调用存储过程
1、编译
　　存储过程体中的语句集会被解析为一组指令集
　　存储过程的执行就是从该组指令集的第一个指令开始顺序执行
　　系统对存储过程的解析是以语句或结构为单位的，该部分处理在YACC中完成
　　注意：语句和指令之间并非一对一的对应关系

　　
2、优化
　　优化的目标为去除无用指令、使用捷径更新跳转路径和压缩指令集
　　优化针对流程控制语句和结构
　　(1) 遍历所有指令，标记会跳转到的指令opt_mark(...)
　　从第1条指令开始遍历；遍历规则依各指令中指示下一条执行指令的位置（m_ip+1、m_dest、m_cont_dest）进行深度优先遍历
　　追踪连续跳转至最后一个指令位置（已有跳转标记、自指向和闭环）opt_shortcut_jump(...)

　　
　　(2) 压缩指令及顺序更新
　　去除不会被使用的指令（无跳转标记）；后续指令前移，并更新位置信息（m_ip）opt_move(...)；更新跳转指令中的跳转位置信息set_destination(...)
3、执行
　　当调用存储过程的命令（CALL...）发送到服务端时，该语句会被解析并触发对系统表mysql.proc的读取以及对存储过程语句集的解析，在该解析过程中会创建sp_head对象以及sp_instr各子类的对象，生成指令集并进行优化（如果此存储过程在当前session中已被调用过，则解析后的相关信息会被存储在缓存中，此时可略过db_load_routine()中各步骤，直接使用）
　　在执行指令集之前，需将传入的参数进行对应项的改写与填充，并根据指令类型的不同进行不同的处理，并最终由net_end_statement()将结果集发送回客户端
4、基本流程示意

　　
四、类图
1、类间关系
　　Class sp_head，定义了存储过程相关变量、结构以及公用的方法和接口
　　指令共16种，每个指令对应一个Class sp_instr的子类并通过接口处理执行
　　Class sp_instr_set_trigger_field和Class sp_instr_freturn分别对应触发器和自定义函数

　　
2、策略模式
　　sp_instr抽象类提供策略执行接口execute()和exec_core()，m_ip为指令本身的序号
　　sp_instr_opt_meta::m_dest为跳转序号
　　16个子类实现执行算法，设置相关序号
　　sp_head::m_instr维护策略实例集
　　sp_head::execute()设置运行时具体策略的选用
五、指令集
　　打开动态游标、部分declare语句、SET语句、LEAVE语句、LOOP结构、IF结构、CASE    结构、REPEAT结构和WHILE结构会被拆分为多条指令
　　其余和statement语句则不会被拆分为多条指令，即自身就对应一条指令
　　下面对这些语句做一下简单说明：
1、DECLARE handler_type HANDLER FOR condition_value[,...] sp_statement;
　　此语句会被拆分为3部分：
　　1)记录handler信息指令，对应 sp_instr_hpush_jump子类，指定跳转位置
　　2)sp_statement 代表处理器指令，是用户自定义的语句部分
　　3)根据handler类型指定跳转位置，对应 sp_instr_hreturn子类
2、DECLARE var_name[,...] type [DEFAULT value];
　　此语句随定义var_name的个数被拆分成若干赋值指令，对应sp_instr_set子类
3、DECLARE <游标名称> CURSOR FOR <SELECT 语句>;
　　定义静态游标指令，对应sp_instr_cpush子类，负责记录cursor信息
4、SET var_name = expr [, var_name = expr];
　　此语句随定义var_name的个数被拆分成若干赋值指令。若var_name为存储过程的局部变量，则指令对应sp_instr_set子类
　　若var_name为系统或用户级变量，则指令对应sp_instr_stmt子类
5、OPEN <游标名称>;
　　打开静态游标指令，对应sp_instr_copen子类，负责执行<SELECT 语句>
6、DECLARE <游标名称> REF CURSOR;
　　定义动态游标指令，对应sp_instr_cpush子类，负责记录cursor信息
7、OPEN <游标名称> FOR <SELECT 语句>;
　　打开动态游标，此语句会被拆分为2部分：
　　1)定义动态游标指令，对应sp_instr_cpush子类，负责记录cursor信息
　　2)打开动态游标指令，对应sp_instr_copen子类，负责执行<SELECT 语句>
8、FETCH <游标名称> INTO <局部变量>;
　　获取结果指令，对应sp_instr_cfetch子类，负责从游标中获取数据
9、CLOSE <游标名称>;
　　关闭游标指令，对应sp_instr_cclose子类
10、IF <判断条件> THEN <执行体> END IF;
　　此语句会被拆分为3部分：
　　1)条件判断指令，对应 sp_instr_jump_if_not子类，指定跳转位置
　　2)<执行体> 代表指令集，包是用户自定义的语句部分
　　3)分支跳转指令，对应 sp_instr_jump子类，指定跳转位置
11、IF <判断条件> THEN <执行体1> ELSE <执行体2> END IF;
　　此语句会被拆分为4部分：
　　1)条件判断指令，对应 sp_instr_jump_if_not子类，指定跳转位置
　　2)<执行体1> 代表指令集，是用户自定义的语句部分
　　3)分支跳转指令，对应 sp_instr_jump子类，指定跳转位置
　　4)<执行体2> 代表指令集，是用户自定义的语句部分
12、ITERATE<标签名>;
　　分支跳转指令，对应 sp_instr_jump子类，指定跳转位置
13、LEAVE <标签名>;
　　分支跳转指令，对应 sp_instr_jump子类，指定跳转位置
　　如果在跳出当前的BEGIN...END语句块中存在handler，则会在sp_instr_jump子类之前增加删除handler记录的指令，对应sp_instr_hpop子类
　　如果在跳出当前的BEGIN...END语句块中存在cursor，则会在sp_instr_jump子类之前增加删除cursor记录的指令，对应sp_instr_cpop子类
14、LOOP <执行体> END LOOP;
　　此语句会被拆分为2部分：
　　1)<执行体>代表指令集，是用户自定义的语句部分
　　2)分支跳转指令，对应 sp_instr_jump子类，指定跳转位置
15、CASE WHEN <条件1> THEN <执行语句1> ELSE <执行语句X> END CASE;
　　CASE结构体中可有若干WHEN...THEN...复合语句，此处只对单一情况做说明，此时语句会被拆分为4部分：
　　1)条件判断指令，对应 sp_instr_jump_if_not子类，指定跳转位置
　　2)<执行语句1>代表指令集，是用户自定义的语句部分
　　3)分支跳转指令，对应 sp_instr_jump子类，指定跳转位置
　　4)<执行语句X>代表指令集，是用户自定义的语句部分
　　对于语句中不存在ELSE <执行语句X>，则第4)部分变为错误信息记录指令，对应    sp_instr_error子类
16、CASE <判定条件> WHEN <值1> THEN <执行语句1> ELSE <执行语句X> END CASE ;
　　CASE结构体中可有若干WHEN...THEN...复合语句，此处只对单一情况做说明，此时语句会被拆分为5部分：
　　1)表达式计算指令，对应sp_instr_set_case_expr子类，计算<判定条件>
　　2)<值1>条件判断指令，对应 sp_instr_jump_if_not子类，指定跳转位置
　　3)<执行语句1>代表指令集，是用户自定义的语句部分
　　4)分支跳转指令，对应 sp_instr_jump子类，指定跳转位置
　　5)<执行语句 X>代表指令集，是用户自定义的语句部分
　　对于语句中不存在ELSE <执行语句X>，则第5)部分变为错误信息记录指令，对应sp_instr_error子类
17、REPEAT <执行体> UNTIL<退出条件> END REPEAT;
　　此循环结构被拆分为2部分：
　　1)<执行体>代表指令集，是用户自定义的语句部分
　　2)条件判断指令，对应 sp_instr_jump_if_not子类，指定跳转位置
18、WHILE <执行条件> DO <执行体> END WHILE;
　　此循环结构被拆分为3部分：
　　1)条件判断指令，对应 sp_instr_jump_if_not子类，指定跳转位置
　　2)<执行体>代表指令集，是用户自定义的语句部分
　　3)分支跳转指令，对应 sp_instr_jump子类，指定跳转位置
19、[begin_label:] BEGIN [statement_list] END [end_label]
　　[statement_list]代表指令集，是用户自定义的语句部分
　　如果在当前BEGIN...END语句块中存在handler，则会在语句末尾增加删除handler记录的指令，对应sp_instr_hpop子类
　　如果在当前BEGIN...END语句块中存在cursor，则会在语句末尾增加删除cursor记录的指令，对应sp_instr_cpop子类
六、实例

存储过程语句集	指令集
create procedure proc_scursor()
begin
declare done, tmp int default(0);	sp_instr_set
	sp_instr_set
declare cur cursor for select * from test.t;	sp_instr_cpush
declare continue handler for sqlstate ‘02000‘ set done = 1;	sp_instr_hpush_jump
	sp_instr_set
	sp_instr_hreturn
open cur;	sp_instr_copen
repeat
fetch cur into tmp;	sp_instr_cfetch
if not done then	sp_instr_jump_if_not
select tmp;	sp_instr_stmt
end if;
until done end repeat;	sp_instr_jump_if_not
close cur;	sp_instr_cclose
	sp_instr_hpop
end	sp_instr_cpop