MySQL锁

原创已于 2024-02-21 20:56:48 修改

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于 2024-02-21 09:07:55 首次发布

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一.前言

锁主要是用来在多线程或多并发时候限制数据的相关增删改查操作，进而保证数据的一致性和有效性。

MySQL中的锁是在服务器层或者存储引擎层实现的，保证了数据访问的一致性与有效性。

锁的分类：

二.锁粒度区分--全局锁，表锁，行锁

1.全局锁--针对整个数据库的锁。

最常用的全局锁是读锁和写锁。
1.读锁（共享锁）：简单说就是阻止其他线程更新数据，但可以读取数据。
2.写锁（排他锁）：简单说就是阻止其他线程读取和更新数据。

操作：在MySQL中，可以使用FLUSH TABLES WITH READ LOCK(FTWRL)语句来添加全局读锁，这将阻止其他线程进行更新操作。使用UNLOCK TABLES语句来释放锁定。

缺点：由于锁住了整个数据库的操作，所以全局锁的开销很大，尽量避免在生成环境中使用全局锁。

应用场景：

1.备份全库：使用全局锁可以确保在备份过程中，数据库的所有表都保持一致的状态。例如，可以使用FLUSH TABLES WITH READ LOCK命令在备份期间阻止任何写操作，以确保备份数据的一致性。
2.整体数据迁移：如果你需要将整个数据库从一个服务器迁移到另一个服务器，那么在迁移过程中，你可能希望阻止任何写操作，以确保所有的数据都被正确地迁移到新的服务器。
3.全库只读：在某些情况下，你可能希望将整个数据库设置为只读模式。例如，如果你在进行一些可能破坏数据完整性的操作，或者在进行系统维护时，可能需要将数据库设置为只读模式。在这种情况下，可以使用全局读锁

2.表级锁--对表加锁。

表锁有两种模式：
1表共享读锁（Table Read Lock）：简单说就是不允许其他线程更新表，只允许读取表。
2表独占写锁（Table Write Lock）：简单说就是不允许其他线程更新和读取表。

使用场景：

1.读密集型和写操作不频繁的应用：如果你的应用主要进行读取操作，很少进行写入操作，那么使用表级锁可能是一个好选择。另外不需要频繁地进行写操作，或者可以容忍写操作的延迟，那么使用表级锁可能是可行的。【读多写少】

2.全表更新或者删除：在某些情况下，可能需要对一张表进行全表的更新或者删除操作，例如，删除表中的所有记录，或者更新表中所有记录的某个字段的值。在这种情况下，使用表级锁是合适的。

3.表中数据量不大

InnoDB发生表级锁的命令：
1.被动加锁
不基于主键或者唯一索引的UPDATE,INSERT,DELETE，TRUNCATE【全表删除】。
2.主动加锁
【1】LOCK TABLES命令【这个命令可以显式地为一个或多个表加上读锁或写锁】
【2】FLUSH TABLES WITH READ LOCK(FTWRL)命令
【这个命令可以给所有表加上全局读锁，其他会话在此期间不能对数据进行修改】

在MySQL中，MyLSAM只有表锁而没有行锁。
【1】对MyISAM引擎表全表或者大范围扫描的读操作，会自动加上表读锁，对MyISAM表的写操作，会自动加上表写锁。
【2】InnoDB引擎在必要情况下会使用表锁，但主要是使用行锁来实现多版本并发控制（MVCC），它能提供更好的并发性能和更少的锁冲突。

简单说对于MyISAM引擎大范围select命令也会加表锁，而InnoDB引擎只有修改数据的命令会加锁，而且会根据情况选择加表锁或者行锁。

3.行锁--对数据库表中的单独一行加锁

InnoDB支持两种类型的行级锁：共享锁（S锁）和排他锁（X锁）。
1.共享锁（S锁）：简单说就是不允许其他线程更新该行，只允许读取该行。
2.排他锁（X锁）：简单说就是不允许其他线程更新和读取该行。

MySQL那些命令会导致发生行锁？
1.被动加锁
基于主键或者唯一索引的UPDATE,INSERT,DELETE
2.主动加锁
SELECT ... LOCK IN SHARE MODE【select选择一行加上共享锁，即读锁】
SELECT...FOR UPDATE【select选择一行加上写锁】

行锁的问题

1.死锁：当两个或更多的事务相互等待对方释放资源时，就会发生死锁。例如，事务1锁定了行A并试图锁定行B，同时事务2锁定了行B并试图锁定行A，这就形成了死锁。MySQL会检测到死锁并终止其中一个事务，但这仍可能导致性能问题和事务失败。
2.锁升级：如果一个事务试图锁定的行过多，InnoDB可能会将锁从行级升级为表级，这就可能导致更多的锁冲突。
3.性能下降和资源消耗：加锁毫无疑会影响并发的效率，另外加锁本身这个行为也要消耗资源。
4.事务隔离级别：不同的事务隔离级别会影响锁的行为和性能，可能需要根据具体的应用场景来调整事务隔离级别。

三.权限区分--排他锁(写锁)和共享锁(读锁)

排他锁，即写锁，其他线程不能读和写。
共享锁，即读锁，其他线程只读不能写。

附：

如果你的事务隔离级别是READ UNCOMMITTED，那么LOCK IN SHARE MODE可能不会按照你期望的方式工作，因为在这个隔离级别下，事务可以读取其他事务未提交的修改。在READ COMMITTED，REPEATABLE READ，和SERIALIZABLE隔离级别下，LOCK IN SHARE MODE能正常工作。

四.应用上的区分--乐观锁和悲观锁

乐观锁：乐观，认为线程安全问题不一定会发生。只在更新数据时去判断有没有其他线程对数据做了修改。

悲观锁：认为线程安全问题一定会发生。因此在对更新数据的一系列操作之前先获取锁，确保线程串行执行。

总结而言一个比较乐观，在更新数据时候才加锁，一个比较悲观，在更新数据前就加锁。

1.乐观锁

在MySQL中，乐观锁并没有内置的实现，但是可以通过一些编程技巧来实现。一种常见的实现方式是使用版本号（或时间戳）字段。每当一条记录被修改时，就增加版本号（或更新时间戳）。在更新记录时，先检查版本号（或时间戳）是否和读取记录时的版本号（或时间戳）一致，如果一致则执行更新并增加版本号（或更新时间戳），否则就拒绝更新。这样就可以保证只有当记录没有被其他事务修改时，当前事务的更改才会被提交。

乐观锁的优点在于，由于大部分时间都不需要锁定，所以在冲突较少的情况下可以获得较高的并发性能。

缺点：1.锁本身的开销和性能
2.如果冲突较多，那么乐观锁可能会导致大量的事务回滚，从而影响性能。因此，选择使用乐观锁还是其他锁定技术，需要根据实际的并发情况和性能需求来决定。
3.增加代码复杂性

乐观锁适合于一下的应用场景：

2.悲观锁

实现（在事务开启前加锁）：

【1】加上表锁

LOCK TABLES Orders WRITE;//加上写锁
-- 在这里执行你需要的操作
UNLOCK TABLES;

【2】加上行锁排他锁（写锁）

START TRANSACTION;
SELECT * FROM Orders WHERE OrderID = 1 FOR UPDATE;
-- 修改你需要的数据然后提交事务
UPDATE Orders SET Quantity = 10 WHERE OrderID = 1;
COMMIT;

【3】使用行锁共享锁（读锁）

START TRANSACTION;
SELECT * FROM Orders WHERE OrderID = 1 LOCK IN SHARE MODE;
-- 你可以在这里安全地读取数据
COMMIT;

五.加锁取锁的底层优化--意向锁

意向锁是 MySQL 自带的一种锁机制。

意向锁是一种在数据库中用于控制并发访问的机制。当一个事务需要访问某个资源（如数据行、表）时，会先尝试获取意向锁，然后再获取实际的锁。

这样做可以减少死锁的概率，并提高并发访问效率。

简单说意向锁就是在整个事务开始的时候先声明要锁定哪些资源。
当两个或更多的事务相互等待对方释放资源时，就会发生死锁。例如，事务1锁定了行A并试图锁定行B，同时事务2锁定了行B并试图锁定行A，这就形成了死锁。MySQL会检测到死锁并终止其中一个事务，但这仍可能导致性能问题和事务失败。

而如果在事务1开始时先加上意向锁声明要锁定行A和行B，则可以避免死锁的发生。而要获取锁的时候不是直接去请求锁，而是去请求意向锁。

另外，意向锁是表级锁，只需要判断一次即可知道有没数据行被锁定，而不用遍历判断每一行数据，提升性能。

六.其他特殊的锁--间隙锁和临键锁

1.间隙锁--所定两个索引之间的区间

间隙锁（Gap Locks）是MySQL InnoDB存储引擎提供的一种锁定机制。它锁定的不是具体的行记录，而是两个索引之间的间隙（或者说区间），这样可以防止新的记录插入到该间隙，确保数据的一致性和事务的隔离性。

间隙锁常常与记录锁（Record Locks）一起使用，共同形成Next-Key锁，保护索引记录的范围查询和扫描操作。
以下是间隙锁的主要类型：
1 区间-区间间隙锁：锁定两个索引键之间的间隙，或者是第一个索引键之前的间隙。
2 区间-记录间隙锁：锁定一个索引键和一个记录之间的间隙。
3 记录-区间间隙锁：锁定一个记录和一个索引键之间的间隙。

间隙锁的存在，主要是为了解决幻读问题。所谓幻读，是指在一个事务内读取某个范围的记录时，另外一个事务在该范围内插入了新的记录，当第一个事务再次读取该范围的记录时，会发现有些原本不存在的记录，这就是幻读。
举例来说，假设我们有一个存储学生信息的表，有一个事务A要查询年龄在10-20之间的学生，它在查询前会对这个区间加锁。此时如果有另一个事务B想要插入一个年龄为15的学生，由于这个年龄的范围已经被事务A锁定，所以事务B必须等待，直到事务A完成，释放锁。这样就避免了幻读的产生。
值得注意的是，由于间隙锁会锁定范围，如果并发事务较多且涉及的数据范围有交集，可能会引发性能问题，甚至死锁。因此，在设计数据库和选择隔离级别时，需要综合考虑数据一致性和并发性能。