RDB | MySQL的事务隔离级别和锁的机制

Posted 2021-05-22 EdisonTalk

【mysql】| 总结/Edison Zhou

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对于后端开发面试，关系型数据库是一个必问考点。而在目前主流的关系型数据库中，MySQL无疑是互联网圈中最火热的一个。掌握MySQL的核心知识点，对于面试取得一个好成绩很重要！

1四个事务隔离级别

我们都知道目前MySQL的事务隔离级别主要有四个，分别是：读未提交、读已提交、可重复读 和 串行化，如下图所示：

按隔离水平高低排序：读未提交<读已提交<可重复读<串行化。

（1）读未提交：读未提交：隔离级别最低，隔离度最弱，理论存在，实际中几乎没有人用，但性能最高。该级别存在的问题包括 脏读、不可重复读 和 幻读。

（2）读已提交：保证了事务不出现中间状态的数据，所有数据都是已提交且更新的。该级别存在的问题有 不可重复读 和 幻读。

（3）可重复读：MySQL InnoDB引擎的默认隔离级别，保证了一个事务中多次读取数据的一致性。该级别存在的问题有 幻读，但它是MySQL的默认事务隔离级别。

（4）可串行化：读数据需要加共享锁，写数据需要加排它锁，安全性最高，性能最低，但该级别解决了幻读的问题。

悲观锁与乐观锁

在关系型数据库中，按使用方式来说，有两种典型的锁，分别是 悲观锁 与 乐观锁。

悲观锁认为认为数据出现冲突的可能性很大，例子：SELECT ... FOR UPDATE。

乐观锁认为数据出现冲突的可能性不大，例子：对比数据行的时间戳或版本号。

表级锁和行级锁

在关系型数据库中，按粒度来划分的话，有三种类型的锁，分别是 表级锁、行级锁 和 页级锁。我们常用的锁有行级锁和表级锁。

MySQL中表级锁有两类：一是表锁，二是元数据锁。表锁的语法为：lock tables ... read/write。它限制了别的线程，也限定了本线程接下来的操作对象。

表锁一般是在数据库引擎不支持行锁的时候才会被用到，比如MyISAM引擎。

MySQL 5.5引入了MDL（元数据锁），不需要显示使用，在访问一个表的时候会自动被加上。

• 当对一个表做增删改查时，自动加MDL读锁（读锁之间不互斥）；
  

• 当对一个表做表结构变更时，自动加MDL写锁（读写锁与写锁之间互斥）；

MDL的作用：保证读写的正确性。

MDL带来的问题：修改表结构时申请MDL写锁，可能会导致锁表，后续业务操作均会阻塞。

在MySQL中，行锁是引擎层由各个引擎自己实现的，但并不是所有引擎都支持行锁例如MyISAM就不支持，所以我们默认会使用InnoDB引擎。

所谓行锁，就是针对数据表中行记录的锁。比如，事务A更新了一行，这时事务B也要更新同一行，那么事务B需要等待事务A的操作完成后才能进行。

更多关于表锁和行锁的内容请阅读《》。

2理解脏读、不可重复读与幻读

脏读

所谓脏读，就是指 读到了未提交事务的数据。

脏读对应的隔离级别是“读未提交”，只有该隔离级别才会出现脏读。

脏读的解决办法是升级事务隔离级别，比如“读已提交”。

不可重复读

所谓不可重复读，就是两次读取的数据中途被修改。

不可重复读对应的隔离级别是“读未提交”或“读已提交”。

不可重复读的解决办法就是升级事务隔离级别，比如“可重复读”。

幻读

所谓幻读，是指在同一个事务内，同一条查询语句在不同的时间段执行会得到不同的结果集。

要解决幻读不能简单升级事务隔离级别到可串行化，因为会让MySQL失去并发处理能力。

行锁解决不了幻读，因为即使锁住所有记录，还是阻止不了插入新数据。

解决幻读的办法是锁住记录之间的“间隙”，为此InnoDB引入了新的间隙锁 (Gap Lock) 和next-key lock锁。

顾名思义，间隙锁，锁的就是两个值之间的空隙。

比如下图所示的某张表t，在该表主键索引（id）上插入了6个记录（0,5,10,15,20,25），因此产生了7个间隙。

CREATE TABLE `t` ( `id` int(11) NOT NULL, `c` int(11) DEFAULT NULL, `d` int(11) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`), KEY `c` (`c`)) ENGINE=InnoDB;
insert into t values(0,0,0),(5,5,5),(10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25);

图片来源：林晓斌《MySQL实战45讲》

间隙锁是专门用于解决幻读这种问题的锁，它锁了行与行之间的间隙，这样就能够阻塞新插入的操作。

因此，划重点：当MySQL InnoDB引擎在一行行扫描的过程中，不仅会给行加上行锁，还会给行的两边的空隙也加上间隙锁。

由于间隙锁（gap lock）仍在存在一些问题，可能会降低并发度和仍然可能导致死锁。因此，MySQL InnoDB为间隙锁引入了一个补充：next-key lock。

那么，问题来了：啥是next-key lock？

所谓next-key lock，它是间隙锁和行锁的合体，每个next-key lock都是前开后闭区间，如 (0,5]。

间隙锁都是开区间，如 (0,5)。

next-key lock帮助MySQL在默认隔离级别下解决了幻读问题，因此它也是MySQL加锁的基本单位。

更多关于间隙锁和next-key lock的介绍请阅读《》

3正确理解死锁

死锁是如何产生的？

死锁一般发生在多线程（两个或两个以上）执行的过程中，因为争夺资源造成线程之间相互等待。

死锁的产生需要具备4个条件：

（1）互斥：多个线程不能同时使用一个资源；

（2）持有并等待：在已经持有了资源1的情形下又申请资源2，但是资源2已经被其他事务占用；

（3）不可剥夺：在事务已经获取到资源1之后，在使用完之前都不可以被其他事务抢占；

（4）循环等待：发生死锁时，必然会存在一个事务，也就是资源的环形链；

如何避免死锁发生？

对于死锁，我们需要有一个基本认知：死锁只有同时满足四个条件时才会发生，并发场景下一旦发生死锁，并没有什么特别好的办法，最好是规避死锁。

因此，要避免死锁，我们需要至少破坏四个条件中的一个（互斥必须满足，可以从其他三个条件出发）。

（1）破解持有并等待：我们可以一次性申请所有的资源；

（2）破解不可剥夺：如果申请不到资源，可以主动释放占有的资源；

（3）破解循环等待：按序申请资源来预防（即资源有序分配原则）；

End总结

本文总结了MySQL的事务隔离级别和锁的机制相关的知识点，希望能对你有所帮助！不过，本文只是高层概览，更详细的细节还是需要你参考更多扩展资料才能应对面试的需求。下一篇，我们会聚焦MySQL如何优化数据查询的方案，即在读多写少的场景下如何优化查询性能。

参考资料

丁奇，《MySQL实战45讲》（极客时间）

刘海丰，《架构设计面试精讲》（拉勾教育）

施瓦茨，《高性能MySQL（第三版）》（图书）

狼爷，《》（博客园）

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