【MySQL学习笔记】MySQL锁（全局锁、表级锁、行级锁）

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算资源（CPU、RAM、I/O）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。
MySQL中的锁按照锁的粒度分，分为以下三种：
1- 全局锁：锁定数据库中的所有表
2- 表级锁：每次操作锁住整张表
3- 行级锁：每次操作锁住对应的行数据

1、全局锁

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的 DML 的写语句，DDL 语句，以及更新操作的事务提交语句都将被阻塞。其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。
语法：

-- 给当前数据库加全局锁
flush tables with read lock

-- 备份数据库数据，使用 mysqldump 工具
-- -h: 指定主机地址
-- -u: 指定用户名
-- -p: 密码
-- database_name: 指定要备份的数据库
-- file_name.sql: 指定要备份到哪个 sql 文件，指明文件路径
-- 注意不能再 mysql 环境下执行，直接在 windows 命令行窗口执行
mysqldump -h xxx.xxx.xxx.xxx -uroot -p1234 database_name > file_name.sql

-- 释放全局锁
unlock tables;

在数据库中加全局锁，存在以下问题：
1- 如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。
2- 如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志（binlog），会导致主从延迟。

在 InnoDB 引擎中，可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据备份。

mysqldump --single-transaction -h xxx.xxx.xxx.xxx -uroot -p1234 database_name > file_name.sql

2、表级锁

表级锁、每次操作锁住整张表。锁定粒度大、发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在 MyISAM、InnoDB等存储引擎中。

对于表级锁，主要分为以下三类：表锁、元数据锁（meta data lock，MDL）、意向锁。

2.1 表锁

对于表锁，分为两类
1- 表共享读锁（read lock），简称读锁，所有客户端只能读，不能写
2- 表独占写锁（write lock），简称写锁，当前客户端能读能写，其他客户端不能读不能写

语法：

-- 加锁
-- 加读锁指定 read，加写锁指定 write
-- 允许一次给多个表加锁
lock tables table_name1 [, table_name2...] read/write;

-- 释放锁
-- 释放锁可以通过命令行完成，也可以直接断开客户端连接来释放锁
unlock tables;

2.2 元数据锁（MDL）

MDL 加锁过程时系统自动控制，无需显示使用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL 锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。为了避免 DML 与 DDL 冲突，保证读写的正确性。

在 MySQL5.5 中引入了 MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加 MDL 读锁（共享）；当对表结构进行变更操作的时候，加 MDL 写锁（排他）。

对应SQL	锁类型	说明
lock tables xxx read / write	shared_read_only / shared_no_read_write	-
select、select … lock in share mode	shared_read	与 shared_read、shared_write 兼容，与 exclusive 互斥
insert、update、delete、select … for update	shared_write	与 shared_read、shared_write 兼容，与 exclusive 互斥
alter table …	exclusive	与其他的 MDL 都互斥

查看元数据锁:

-- 查看元数据锁
select object_type, object_schema, object_name, lock_type, lock_duration from performance_schema.metadate_locks;

2.3 意向锁

首先观察一个现象，客户端1要对一个表中的一条数据进行更新，首先开启事务，然后执行更新操作，执行更新操作时，会给这行数据加行锁，这时还没提交事务。此时，客户端2并发的要操作这张表，给这张表加表锁。客户端2加表锁的过程是检查表中的每一条数据是否加了行锁，如果检测到加了行锁，则加表锁的操作会阻塞，直到行锁释放。

-- 客户端1
begin -- 开启事务
update user set name = '张三' where id = 1; -- 此时会给 id 为1的这行数据加行锁

-- 客户端2
begin -- 开启事务
lock tables xxx read / write; -- 给 xxx 表加读锁或写锁，都是表锁，此时阻塞

客户端2加表锁时，对表中每一条数据检查是否加行锁的操作效率是非常低的。

为了避免 DML 在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在 InnoDB 中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。

意向锁有两种：
1- 意向共享锁（IS）：由语句 select … lock in share mode 添加。与表锁共享锁（read）兼容，与表锁排他锁（write）互斥。
2- 意向排他锁（IX）：由 insert、update、delete、select … for update 添加。与表锁共享锁（read）及排他锁（write）都互斥。意向锁之间不会互斥。

查看意向锁及行锁的加锁情况：

select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;

3、行级锁

行级锁，每次操作锁住对应行的数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在 InnoDB 存储引擎中。

InnoDB 的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：

1. 行锁（Record Lock）：锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此进行 update 和 delete。在 RC、RR 隔离级别下都支持。
   
2. 间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行 insert，产生幻读。在 RR 隔离级别下都支持。
   
3. 临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙 Gap。在 RR 隔离级别下支持。
   

3.1 行锁

InnoDB 实现了以下两种类型的行锁：
1- 共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。
2- 排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

S（共享锁）和 X（排他锁）的兼容情况：

	S（共享锁）	X（排他锁）
S（共享锁）	兼容	冲突
X（排他锁）	冲突	冲突

不同增、删、改、查 SQL 语句加的行锁类型：

SQL	行锁类型	说明
insert	排他锁	自动加锁
update	排他锁	自动加锁
delete	排他锁	自动加锁
select（正常）	不加任何锁
select … lock in share mode	共享锁	需要手动在 select 之后加 lock in share mode
select … for update	排他锁	需要手动在 select 之后加 for update

默认情况下， InnoDB 在 repeatable read 事务隔离级别运行， InnoDB 使用 Next-Key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。
1- 针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。
2- InnoDB 的行锁是针对索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么 InnoDB 将对表中的所有记录加锁，此时就会升级为表锁。

3.2 间隙锁与临键锁

默认情况下， InnoDB 在 repeatable read 事务隔离级别运行， InnoDB 使用 Next-Key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。
1- 索引上的等值查询（唯一索引），给不存在的记录加锁时，优化为间隙锁。
2- 索引上的等值查询（普通索引），向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 退化为间隙锁。
3- 索引上的范围查询（唯一索引），会访问到不满足条件的第一个值为止。

注意：间隙锁唯一目的是防止其他事务插入间隙。间隙锁可以共存，一个事务采用的间隙锁不会阻止另一个事务在同一间隙上采用间隙锁。