【MySQL锁】基础篇

周杰伦的稻香

已于 2024-07-11 15:38:59 修改

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分类专栏： # MYSQL 文章标签： mysql 数据库

于 2024-07-10 16:47:15 首次发布

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4.3.1.记录锁（Record Lock）

4.3.2.间隙锁（Gap Lock）

4.3.3.临建锁（Next-Key Lock）

4.3.4.插入意向锁（Insert Intention Lock）

1.什么是锁

MySQL中为了保证数据访问的一致性与有效性等功能，实现了锁机制，MySQL中的锁是在服务器层或者存储引擎层实现的。

2.锁用来解决什么问题

锁是用来解决并发事务的访问问题，我们已经知道事务并发执行时可能带来的各种问题，最大的一个难点是：一方面要最大程度地利用数据库的并发访问，另外一方面还要确保每个用户能以一致的方式读取和修改数据，尤其是一个事务进行读取操作，另一个同时进行改动操作的情况下。

一个事务进行读取操作，另一个进行改动操作,我们前边说过，这种情况下可能发生脏读、不可重复读、幻读的问题。

2.1.脏读（select）

如果一个事务读取到了另一个未提交事务修改过的数据，我们就称发生了脏读现象。

假设现在有两个事务A、B：

假设现在A的余额是100，事务A正在准备查询Jay的余额
事务B先扣减Jay的余额，扣了10，但是还没提交
最后A读到的余额是90，即扣减后的余额

因为事务A读取到事务B未提交的数据,这就是脏读。

2.2.不可重复读（update）

同一个事务内，前后多次读取，读取到的数据内容不一致

假设现在有两个事务A和B：

事务A先查询Jay的余额，查到结果是100
这时候事务B 对Jay的账户余额进行扣减，扣去10后，提交事务
事务A再去查询Jay的账户余额发现变成了90

事务A被事务B干扰到了！在事务A范围内，两个相同的查询，读取同一条记录，却返回了不同的数据，这就是不可重复读。

2.3.幻读（insert）

如果一个事务先根据某些搜索条件查询出一些记录，在该事务未提交时，另一个事务写入了一些符合那些搜索条件的记录（如insert、delete、update），就意味着发生了幻读。

假设现在有两个事务A、B：

事务A先查询id大于2的账户记录，得到记录id=2和id=3的两条记录
这时候，事务B开启，插入一条id=4的记录，并且提交了
事务A再去执行相同的查询，却得到了id=2,3,4的3条记录了。

事务A查询一个范围的结果集，另一个并发事务B往这个范围中插入新的数据，并提交事务，然后事务A再次查询相同的范围，两次读取到的结果集却不一样了，这就是幻读。

3.锁的分类

3.1.使用方法

3.1.1.共享锁

共享锁，Share lock，也叫读锁。它是指当对象被锁定时，允许其它事务读取该对象，也允许其它事务从该对象上再次获取共享锁，但不能对该对象进行写入。

加锁方式：

# 方式1
select ... lock in share mode;
# 方式2
select ... for share;

如果事务T1 在某对象持有共享(S)锁，则事务T2 需要再次获取该对象的锁时，会出现下面两种情况：

如果T2 获取该对象的共享(S)锁，则可以立即获取锁；
如果T2 获取该对象的排他(X)锁，则无法获取锁；

3.1.2.排他锁

排它锁，Exclusive Lock，也叫写锁或者独占锁，主要是防止其它事务和当前加锁事务锁定同一对象。同一对象主要有两层含义：

当排他锁加在表上，则其它事务无法对该表进行insert,update,delete,alter,drop等更新操作；
当排他锁加在表的行上，则其它事务无法对该行进行insert,update,delete,alter,drop等更新操作；

加锁方式：

select ... for update;

4.加锁范围

4.1.全局锁

全局锁，顾名思义，就是对整个数据库实例加锁。它是粒度最大的锁。

4.1.1.加锁方式

flush tables with read lock

指令执行完，整个数据库就处于只读状态了，其他线程执行以下操作，都会被阻塞：

数据更新语句被阻塞，包括 insert, update, delete语句；
数据定义语句被阻塞，包括建表 create table,alter table、drop table 语句；
更新操作事务commit语句被阻塞；

4.1.2.释放锁

在MySQL中释放锁有2种方式：

1.执行指令

unlock tables

2.加锁的会话断开，全局锁也会被自动释放

4.1.3.使用场景

全局锁的典型使用场景是做全库逻辑备份，在备份过程中整个库完全处于只读状态。如下图：

假如在主库上备份，备份期间，业务服务器不能对数据库执行更新操作，因此涉及到更新操作的业务就瘫痪了；
假如在从库上备份，备份期间，从库不能执行主库同步过来的 binlog，会导致主从延迟越来越大，如果做了读写分离，那么从库上获取数据就会出现延时，影响业务；

从上述分析可以看出，使用全局锁进行数据备份，不管是在主库还是在从库上进行备份操作，对业务总是不太友好。那不加锁行不行？我们可以通过下面还钱转账的例子，看看不加锁会不会出现问题：

备份前：账户A 有1000，账户B 有500
此时，发起逻辑备份
假如数据备份时不加锁，此时，客户端A 发起一个还钱转账的操作：账户A 往账户B 转200
当账户A 转出200完成，账户B 转入200 还未完成时，整个数据备份完成
如果用该备份数据做恢复，会发现账户A 转出了200，账户B 却没有对应的转入记录，这样就会产生纠纷：A 说我账户少了 200， B 说我没有收到，最后，A，B谁都不干。

既然不加锁会产生错误，加全局锁又会影响业务，那么有没有两全其美的方式呢？

有，MySQL官方自带的逻辑备份工具 mysqldump，具体指令如下：

mysqldump –single-transaction

执行该指令，在备份数据之前会先启动一个事务，来确保拿到一致性视图，加上 MVCC 的支持，保证备份过程中数据是可以正常更新。但是，single-transaction方法只适用于库中所有表都使用了事务引擎，如果有表使用了不支持事务的引擎，备份就只能用 FTWRL 方法。

4.2.表级锁

表锁就是对整张表加锁，包含读锁和写锁，由MySQL Server实现，表锁需要显示加锁或释放锁，具体指令如下：

# 给表加写锁
lock tables tablename write;

# 给表加读锁
lock tables tablename read;

# 释放锁
unlock tables;

4.2.1读锁

代表当前表为只读状态，读锁是一种共享锁。需要注意的是，读锁除了会限制其它线程的操作外，也会限制加锁线程的行为，具体限制如下：

加锁线程只能对当前表进行读操作，不能对当前表进行更新操作，不能对其它表进行所有操作；
其它线程只能对当前表进行读操作，不能对当前表进行更新操作，可以对其它表进行所有操作；

4.2.2.写锁

写锁是一种独占锁，需要注意的是，写锁除了会限制其它线程的操作外，也会限制加锁线程的行为，具体限制如下：

加锁线程对当前表能进行所有操作，不能对其它表进行任何操作；
其它线程不能对当前表进行任何操作，可以对其它表进行任何操作；

4.2.3.MDL元数据锁

DDL的写锁请求优先级高于DML

元数据锁：metadata lock，简称MDL，它是在MySQL 5.5版本引进的。元数据锁不用像表锁那样显式的加锁和释放锁，而是在访问表时被自动加上，以保证读写的正确性。

加锁和释放锁规则如下：

MDL读锁之间不互斥，也就是说，允许多个线程同时对加了 MDL读锁的表进行CRUD(增删改查)操作；
MDL写锁，它和读锁、写锁都是互斥的，目的是用来保证变更表结构操作的安全性。也就是说，当对表结构进行变更时，会被默认加 MDL写锁，因此，如果有两个线程要同时给一个表加字段，其中一个要等另一个执行完才能开始执行。
MDL读写锁是在事务commit之后才会被释放；

当一个事务开始执行SELECT或UPDATE语句时，MySQL会自动获取相关表的共享元数据锁；而当一个事务开始执行CREATE TABLE或DROP TABLE语句时，则会自动获取相应表的独占元数据锁。在事务提交或回滚后，相应的元数据锁也会自动释放。

4.2.4.意向锁

当事务A有行锁时，MySQL会自动为该表添加意向锁，事务B如果想申请整个表的写锁，那么不需要遍历每一行判断是否存在行锁，而直接判断是否存在意向锁，增强性能。

意向锁为什么是表锁而不是行锁？

意向锁时表锁的话在遍历的时候只需要遍历一遍就可以，但是若时行锁则会需要一行一行遍历

意向锁，Intention lock，它是一种表锁，用来标识事务打算在表中的行上获取什么类型的锁。不同的事务可以在同一张表上获取不同种类的意向锁，但是第一个获取表上意向排他(IX) 锁的事务会阻止其它事务获取该表上的任何 S锁或 X 锁。反之，第一个获得表上意向共享锁(IS) 的事务可防止其它事务获取该表上的任何 X 锁。

意向锁通常有两种类型：

意向共享锁(IS)，表示事务打算在表中的各个行上设置共享锁。
意向排他锁(IX)，表示事务打算对表中的各个行设置排他锁。

意向锁是InnoDB自动加上的，加锁时遵从下面两个协议：

事务在获取表中行的共享锁之前，必须先获取表上的IS锁或更强的锁。
事务在获取表中行的排他锁之前，必须先获取表上的IX锁。

4.2.5.AUTO-INC锁

AUTO-INC锁是一种特殊的表级锁，当表中有AUTO_INCREMENT的列时，如果向这张表插入数据时，InnoDB会先获取这张表的AUTO-INC锁，等插入语句执行完成后，AUTO-INC锁会被释放。

AUTO-INC锁可以使用innodb_autoinc_lock_mode变量来配置自增锁的算法，

innodb_autoinc_lock_mode变量可以选择三种值如下表：

4.2.6.锁的兼容性

4.3.行锁

行锁只用在事务中才能使用，若是事务提交行锁也会自动解锁，行锁是加在索引上面的

行锁是针对数据表中行记录的锁。MySQL 的行锁是在引擎层实现的，并不是所有的引擎都支持行锁，比如，InnoDB引擎支持行锁而 MyISAM引擎不支持。

InnoDB 引擎的行锁主要有三类：

Record Lock：记录锁，是在索引记录上加锁；
Gap Lock：间隙锁，锁定一个范围，但不包含记录；
Next-key Lock：Gap Lock + Record Lock，锁定一个范围(Gap Lock实现)，并且锁定记录本身(Record Lock实现)

4.3.1.记录锁（Record Lock）

Record Lock：记录锁，是针对索引记录的锁，锁定的总是索引记录，而不是真正的数据记录

例如，select id from user where id = 1 for update; for update 就显式在索引id上加行锁(排他锁)，防止其它任何事务 update或delete id=1 的行，但是对user表的insert、alter、drop操作还是可以正常执行。

4.3.2.间隙锁（Gap Lock）

锁住的是一个区间，而不仅仅是这个区间中的每一条数据，是在可重复读的隔离级别下为了解决幻读引入的锁机制

Gap Lock：间隙锁，锁住两个索引记录之间的间隙上，由InnoDB隐式添加。比如(1,3) 表示锁住记录1和记录3之间的间隙，这样记录2就无法插入，间隙可能跨越单个索引值、多个索引值，甚至是空。

4.3.3.临建锁（Next-Key Lock）

可以解决幻读的问题

注意：临建锁只与非唯一索引列有关，在唯一索引列上不存在临建锁

Next-Key锁，称为临键锁，它是Record Lock + Gap Lock的组合，用来锁定一个范围，并且锁定记录本身锁，它是一种左开右闭的范围，可以用符号表示为：(a,b]。

4.3.4.插入意向锁（Insert Intention Lock）

插入意向锁，它是一种特殊的间隙锁，特指插入操作产生的间隙锁。

4.3.5.临键锁在什么情况下会降级

4.3.5.1.唯一索引等值查询

当查询的记录是存在的，next-key lock 会退化成【记录锁】
当查询的记录是不存在的，next-key lock 会退化成【间隙锁】

4.3.5.2.非唯一索引等值查询

当查询的记录存在时，除了会加 next-key lock 外，还额外加间隙锁，也就是会加两把锁。
当查询的记录不存在时，只会加 next-key lock，然后会退化为间隙锁，也就是只会加一把锁。

5.乐观锁&悲观锁

在MySQL中，无论是悲观锁还是乐观锁，都是人们对概念的一种思想抽象，它们本身还是利用 MySQL提供的锁机制来实现的。其实，除了在MySQL数据，像 Java语言里面也有乐观锁和悲观锁的概念。

悲观锁，可以理解成：在对任意记录进行修改前，先尝试为该记录加上排他锁(exclusive locking)，采用的是先获取锁再操作数据的策略，可能会产生死锁；
乐观锁，是相对悲观锁而言，一般不会利用数据库的锁机制，而是采用类似版本号比较之类的操作，因此乐观锁不会产生死锁的问题；

6.死锁&死锁检测

当并发系统中不同线程出现循环资源依赖，涉及的线程都在等待别的线程释放资源时，就会导致这几个线程都进入无限等待的状态，称为死锁。可以通过下面的指令查看死锁

show engine innodb status\G

当出现死锁以后，有两种策略：

一种策略是，直接进入等待，直到超时。这个超时时间可以通过参数 innodb_lock_wait_timeout 来设置，InnoDB 中 innodb_lock_wait_timeout 的默认值是 50s。
另一种策略是，发起死锁检测，发现死锁后，主动回滚死锁链条中的某一个事务，让其它事务得以继续执行。将参数 innodb_deadlock_detect 设置为 on，表示开启死锁检测。