详解 MySql InnoDB 中意向锁的作用

前言

InnoDB 支持多粒度锁（multiple granularity locking），它允许行级锁与表级锁共存，而意向锁就是其中的一种表锁。

意向锁（Intention Locks）

需要强调一下，意向锁是一种不与行级锁冲突表级锁，这一点非常重要。意向锁分为两种：

• 意向共享锁（intention shared lock, IS）：事务有意向对表中的某些行加共享锁（S锁）

-- 事务要获取某些行的 S 锁，必须先获得表的 IS 锁。
SELECT column FROM table ... LOCK IN SHARE MODE;

• 意向排他锁（intention exclusive lock, IX）：事务有意向对表中的某些行加排他锁（X锁）

• -- 事务要获取某些行的 X 锁，必须先获得表的 IX 锁。
  SELECT column FROM table ... FOR UPDATE;
  

  即：意向锁是有数据引擎自己维护的，用户无法手动操作意向锁，在为数据行加共享 / 排他锁之前，InooDB 会先获取该数据行所在在数据表的对应意向锁。

  意向锁要解决的问题

  我们先来看一下百度百科上对意向锁存在意义的描述：

  如果另一个任务试图在该表级别上应用共享或排它锁，则受到由第一个任务控制的表级别意向锁的阻塞。第二个任务在锁定该表前不必检查各个页或行锁，而只需检查表上的意向锁。

  设想这样一张 users 表： MySql，InnoDB，Repeatable-Read：users（id PK，name）

  id	name
  1	ROADHOG
  2	Reinhardt
  3	Tracer
  4	Genji
  5	Hanzo
  6	Mccree

  事务 A 获取了某一行的排他锁，并未提交：

  SELECT * FROM users WHERE id = 6 FOR UPDATE;
  

  事务 B 想要获取 users 表的表锁：

  LOCK TABLES users READ;
  

  因为共享锁与排他锁互斥，所以事务 B 在视图对 users 表加共享锁的时候，必须保证：

  • 当前没有其他事务持有 users 表的排他锁。
  • 当前没有其他事务持有 users 表中任意一行的排他锁 。

  为了检测是否满足第二个条件，事务 B 必须在确保 users表不存在任何排他锁的前提下，去检测表中的每一行是否存在排他锁。很明显这是一个效率很差的做法，但是有了意向锁之后，情况就不一样了：

  意向锁的兼容互斥性

  意向锁是怎么解决这个问题的呢？首先，我们需要知道意向锁之间的兼容互斥性：

  	意向共享锁（IS）	意向排他锁（IX）
  意向共享锁（IS）	兼容	兼容
  意向排他锁（IX）	兼容	兼容

  即意向锁之间是互相兼容的，emmm......那你存在的意义是啥？

  虽然意向锁和自家兄弟互相兼容，但是它会与普通的排他 / 共享锁互斥：

  	意向共享锁（IS）	意向排他锁（IX）
  共享锁（S）	兼容	互斥
  排他锁（X）	互斥	互斥

  注意：这里的排他 / 共享锁指的都是表锁！！！意向锁不会与行级的共享 / 排他锁互斥！！！

  现在我们回到刚才 users 表的例子：

  事务 A 获取了某一行的排他锁，并未提交：

  SELECT * FROM users WHERE id = 6 FOR UPDATE;
  

  此时 users 表存在两把锁：users 表上的意向排他锁与 id 为 6 的数据行上的排他锁。

  事务 B 想要获取 users 表的共享锁：

  LOCK TABLES users READ;
  

  此时事务 B 检测事务 A 持有 users 表的意向排他锁，就可以得知事务 A 必然持有该表中某些数据行的排他锁，那么事务 B 对 users 表的加锁请求就会被排斥（阻塞），而无需去检测表中的每一行数据是否存在排他锁。

  意向锁的并发性

  这就牵扯到我前面多次强调的一件事情：

  意向锁不会与行级的共享 / 排他锁互斥！！！
  意向锁不会与行级的共享 / 排他锁互斥！！！
  意向锁不会与行级的共享 / 排他锁互斥！！！

  重要的话要加粗说三遍，正因为如此，意向锁并不会影响到多个事务对不同数据行加排他锁时的并发性（不然我们直接用普通的表锁就行了）。

  最后我们扩展一下上面 users 表的例子来概括一下意向锁的作用（一条数据从被锁定到被释放的过程中，可能存在多种不同锁，但是这里我们只着重表现意向锁）：

  id	name
  1	ROADHOG
  2	Reinhardt
  3	Tracer
  4	Genji
  5	Hanzo
  6	Mccree

  事务 A 先获取了某一行的排他锁，并未提交：

  SELECT * FROM users WHERE id = 6 FOR UPDATE;
  

  1. 事务 A 获取了 users 表上的意向排他锁。
  2. 事务 A 获取了 id 为 6 的数据行上的排他锁。

  之后事务 B 想要获取 users 表的共享锁：

  LOCK TABLES users READ;
  

  1. 事务 B 检测到事务 A 持有 users 表的意向排他锁。
  2. 事务 B 对 users 表的加锁请求被阻塞（排斥）。

  最后事务 C 也想获取 users 表中某一行的排他锁：

  SELECT * FROM users WHERE id = 5 FOR UPDATE;
  

  1. 事务 C 申请 users 表的意向排他锁。
  2. 事务 C 检测到事务 A 持有 users 表的意向排他锁。
  3. 因为意向锁之间并不互斥，所以事务 C 获取到了 users 表的意向排他锁。
  4. 因为id 为 5 的数据行上不存在任何排他锁，最终事务 C 成功获取到了该数据行上的排他锁。

  总结

  1. InnoDB 支持多粒度锁，特定场景下，行级锁可以与表级锁共存。
  2. 意向锁之间互不排斥，但除了 IS 与 S 兼容外，意向锁会与 共享锁 / 排他锁 互斥。
  3. IX，IS是表级锁，不会和行级的X，S锁发生冲突。只会和表级的X，S发生冲突。
  4. 意向锁在保证并发性的前提下，实现了行锁和表锁共存且满足事务隔离性的要求。

  参考资料：

  • InnoDB 并发插入，居然使用意向锁？
  • InnoDB 的意向锁有什么作用？

  扩展阅读：

  • 详解 MySql InnoDB 中的三种行锁（记录锁、间隙锁与临键锁）
  • 论 MySql InnoDB 如何通过插入意向锁控制并发插入