你好，面试官 | 你觉得MySQL自增主键连续吗？

Posted 2022-02-13 Hollis Chuang

面试现场

叮叮叮......

面试官：“你好，我是XX面试官，请问是小龙吗？”

小龙：“您好，面试官，我是小龙”

面试官：“好的，现在有空吗，我们开始面试吧”

小龙：“嗯嗯，准备好啦”

.......

other questions

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面试官：“我看你简历上有提到你对 mysql 掌握得挺好的对吧？。”

小龙：“哈哈，还算可以吧！”

面试官：“好的，那平时对于 MySQL 主键你一般怎样用的呢？能简单聊聊吗？”

独白：“嘿嘿，面试官肯定又想问 InnoDB 引擎索引特性相关知识，幸好早烂熟于心了！”

小龙：“平时主键我一般用自增主键！因为自增 ID 有序，会按顺序往最后插入，而 UUID 无序，随机生成，随机插入，会造成频繁页分裂，内存碎片化，大量随机 IO，巴拉巴拉。。。。。”

独白：“这波稳啦！[手动狗头]”

然后，面试官又来一套组合拳。

面试官：“en！好，那你知道自增主键是否严格递增呢？”

独白：“这还不简单，肯定递增啊！不对，仔细一想，有一些情况下自增主键是断开的”

小龙：“肯定不是递增的啊！”

以为到这里结束啦，只是考考我是否实际真正用过，没想到还是天真啦。。。

面试官：“那你知道为啥不是严格递增的吗？换句话来说，为何不是连续的？”

小龙：“裂开！tm还真不知道，不会真要考那么底层吧！我去”

面试官：“回去等通知吧。。。”

.......

哈哈，开玩笑的，接下来正式开始表演~

.......

小龙：“我们都知道，由于自增主键可以让主键索引尽量地保持递增顺序插入，避免了页分裂，大量的随机 IO。”

面试官：“嗯嗯”

小龙：“至于为何自增主键不是严格递增的？为何在某些时候会出现 断层 ，我们可以创建一个表 xl_tb 来仔细剖析一下。”

小龙：“其中 id 是自增主键字段、a 是唯一索引，如下表：”

CREATE TABLE `xl_tb` (
`id`  int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
`a`  int(11) NULL ,
`b`  int(11) NULL ,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE INDEX `a` (`a`) USING BTREE 
);

小龙：“然后插入一条数据。”

insert into xl_tb values(null, 1, 1)

小龙：“我们再查看它的表结构”

mysql> show create table xl_tb\\G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: xl_tb
Create Table: CREATE TABLE `xl_tb` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `a` int(11) DEFAULT NULL,
  `b` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `a` (`a`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8
1 row in set (0.04 sec)

小龙：“可以看到，表定义里面出现了一个 AUTO_INCREMENT=4，表示下一次插入数据时，如果需要自动生成自增值，会生成 id=4 。”

小龙：“这是我亲自实验过的”

独白：“凸显自己动手实践能力，不是简单背八股（还真做过实验哈~）”

小龙：“看到这里，你可能会问自增值存在表结构里吗？当然不是哈”

面试官：“哈哈，那你说说看呢！”

小龙：“这个嘛，还得看是什么引擎。不同的存储引擎，自增值保存策略不一样的。”

小龙：“ MyISAM 引擎的自增值保存在数据文件中。”

面试官：“嗯，那 InnoDB 呢？”

小龙：“ InnoDB 引擎的自增值，其实是保存在了内存里，并且到了MySQL 8.0版本后，才有了 自增值持久化 的能力，也就是才实现了 如果发生重启，表的自增值可以恢复为 MySQL 重启前的值。”

面试官：“能展开说说吗？”

小龙：“好，在 MySQL 5.7 及之前的版本，自增值保存在内存里，并没有持久化。每次重启后，第一次打开表的时候，都会去找自增值的最大值 max(id)，然后将 max(id)+1 作为这个表当前的自增值”

小龙：“举例来说，如果一个表当前数据行里最大的 id 是 10，AUTO_INCREMENT=11。这时候，我们删除 id=10 的行，AUTO_INCREMENT 还是 11。但如果马上重启实例，重启后这个表的 AUTO_INCREMENT 就会变成 10”

小龙：“也就是说，MySQL 重启可能会修改一个表的 AUTO_INCREMENT 的值。”

小龙：“在 MySQL 8.0 版本，将自增值的变更记录在了 redo log 中，重启的时候依靠 redo log 恢复重启之前的值”

面试官：“好的，你能再给我讲讲关于自增值是怎样修改的吗？简单来说，当你插入一条数据，自增值会做出怎样变化？”

独白：“哈哈，幸好在我【面试笔记】中总结过”

小龙：“如果插入数据时 id 字段指定为 0、null 或未指定值，那么就把这个表当前的 AUTO_INCREMENT 值填到自增字段。”

面试官：“那如果 id 指定了具体值呢？”

小龙：“ 如果插入数据时 id 字段指定了具体的值，id 就直接使用语句里指定的值 ”

小龙：“如果准备插入的值 >= 当前自增值，新的自增值就是 准备插入的值 +1，否则，自增值不变”

面试官：“你能举个具体例子吗？不太理解”

独白：“这么简单你都不知道，当 nm 面试官”

小龙：“假设，表 xl_tb 里面已经有了(1,1,1)这条记录，这时我再执行一条插入数据命令：”

insert into xl_tb values(null, 1, 1); (自增id,唯一键a,普通字段b)

小龙：“这个语句的执行流程就是：1、执行器调用 InnoDB 引擎接口写入一行，传入的这一行的值是 (0,1,1)；2、InnoDB发现用户没有指定自增 id 的值，获取表 xl_tb 当前的自增值 ；”

小龙：“3、将传入的行的值改成 (4,1,1)；4、将表的自增值改成5；继续执行插入数据操作，由于已经存在a=1的记录，所以报 Duplicate key error，语句返回。”

小龙：“这个表的自增值改成 5，是在真正执行插入数据的操作之前。这个语句真正执行的时候，因为 碰到唯一键 a 冲突，所以 id=2 这一行并没有插入成功，但也没有将自增值再改回去。”

小龙：“所以，在这之后，再插入新的数据行时，拿到的自增id就是5。也就是说，出现了自增主键不连续的情况。因此，唯一键冲突是导致自增主键id不连续的第一种原因。”

小龙：“同样地，事务 回滚也会产生类似的现象，这就是第二种原因。”

面试官：“照你这样说，那为什么在出现唯一键冲突或者回滚的时候，MySQL 没有把表 xl_tb 的自增值改回去呢？

面试官：“如果把表 xl_tb 的当前自增值从 5 改回 4，再插入新数据的时候，不就可以生成 id=2 的一行数据了吗？”

小龙：“这个很好理解啊，我们接着分析”

小龙：“首先，我们假设有两个并行执行的事务 A、B，在申请自增值的时候，为了避免两个事务申请到相同的自增 id，肯定要加锁，然后顺序申请”

小龙：“结合上图。首先，事务A申请到 id=2，此时当前自增值为 3，由于加锁顺序申请，事务 B 申请到 id=3（当前自增值），此时，当前自增值变为 3+1=4 ”

小龙：“然后，事务 A、B都插入，假设事务B先插入然后成功插入，然后事务A插入发生了 唯一键冲突”

小龙：“如果假设允许自增值后退，自增值就变为 2 啦，假如事务A继续插入，申请到 id=2，成功插入，申请到 id=3，插入，由于之前事务 B 已经插入 id=3 的数据，此时发生 主键冲突”

小龙：“如果要解决这个问题”

小龙：“可以每次申请id之前，先判断表里面是否已经存在这个id 或则 扩大锁范围，必须等事务执行完，才能申请下一个”

小龙：“虽然这两种方法可以解决，但是无疑性能极低。”

小龙：“于是，便让自增值不能回退，而避免造成主键冲突等问题。（也许还有其他问题我没有想到）。”

面试官：“好的，已经可以啦。顺带问一句，这些你是哪里看到的？”

小龙：“我平时有看很多付费专栏，书籍之类的，然后总结在了我的【面试笔记】里，每次面试前拿出来复习，所以面试时可以很清晰的讲出来，哈哈。”

面试官：“可以可以，继续加油！”

独白：“不愧是我，真男人是也！”

知识总结

本期我们通过面试模拟简单介绍了 MySQL 关于自增主键的理解，通过例子重点剖析了 自增值修改机制 、自增值修改时机与 自增值新增机制 。

面试重点

为什么自增主键不连续？

• 在MySQL 5.7及之前的版本，自增值保存在内存里，并没有持久化

• 事务回滚（自增值不能回退，因为并发插入数据时，回退自增ID可能造成主键冲突）

• 唯一键冲突（由于表的自增值已变，但是主键发生冲突没插进去，下一次插入主键=现在变了的子增值+1，所以不连续）

有道无术，术可成；有术无道，止于术

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