MySQL完全笔记数据库锁篇

Posted 2021-04-29 米开的网络私房菜

数据库锁（Lock）

数据库的锁机制是由存储引擎提供的，而每个存储引擎的实现策略不相同，这里重点对比下MyIsAM 和 InnoDB 存储引擎。

对比项	InnoDB	MyIsAM
事务	支持	不支持
锁	行锁、表锁	表锁
外键	支持	不支持

隐式和显式锁定

InnoDB采用两阶段锁定协议：隐式锁和显式锁。

隐式锁：

在事务执行过程中，随时都可以执行锁定，锁只有在commit 或 rollback 时才会释放，并且所有的锁是在同一时刻被释放。

这就是隐式锁，InnoDB 会根据隔离级别在需要的时候自动加锁。

显式锁：

1. 同样，InnoDB 也支持通过特定语句进行显式锁定。（这些语句不属于SQL规范）

SELECT ... LOCK IN SHARE MODE;      -- 显式上共享锁
SELECT ... FOR UPDATE;                        -- 显式上排他锁

2. mysql也支持 LOCK TABLES 和 UNLOCK TABLES 语句，这是在服务层实现的，和存储引擎无关。它们有自己的用途，但并不能代替事务处理。

注：

上面显式的通过SQL上共享锁和排他锁，锁住的资源是整张表还是某几行，得视情况分析。

LOCK TABLES 和 UNLOCK TABLES 常在数据库备份场景下使用，保证数据备份时的一致性。

LOCK TABLES 和事务锁之间互相影响的话，情况会变复杂，而且影响性能，所以一般情况下没必要使用该语句。

读写锁

在 Mysql 中实现了两种基本的锁：

共享锁：

又叫读锁（read lock），其他事务可以继续加共享锁，但是不能继续加排他锁。

排他锁：

又叫写锁（write lock），一旦加了写锁之后，其他事务就不能加任何锁了。

读锁和写锁的兼容关系:

	读锁	写锁
读锁	兼容	冲突
写锁	冲突	冲突

锁兼容是指事务 A 获得锁之后，事务 B 也尝试获取某种锁，如果能立即获取，则称锁兼容，反之叫冲突。

纵轴是代表已有的锁，横轴是代表尝试获取的锁。

锁力度

加锁一定是有开销的，一般来说，加锁的粒度越小，并发度越高，开销也就越大。MySQL的InnoDB 存储引擎提供了两种锁策略：表锁和行锁。

表锁

表锁是Mysql中最基本的锁策略，是开销最小的锁策略：它会直接锁住整张表的数据。

场景:

当对一个表进行当前读操作（insert, delete, update, select...for update），并且没有使用索引时，事务操作期间就会锁住整张表，这会阻塞其他事务对该表的所有当前读操作，表锁的并发效率低。

注：写操作一定是当前读操作，当前读并不一定是写操作，比如 select...for update 就是当前读，但不是写操作。

行锁

行级锁可以最大程度的支持并发处理，同时也带来了较大的锁开销。

行锁是建立在使用索引的基础之上的。事务操作只有使用了索引，才有可能使用行锁。

MVCC

如果每次读或写都需要加相应的锁来保证数据的安全性，那么并发性能其实是不高的，InnoDB 通过MVCC 提高并发性能（这是重头戏）。

MVCC（Multi-Version Concurrency Control）多版本并发控制：

在InnoDB 表中，每一行记录的后面增加两个隐藏列，创建版本号和删除版本号。

每开始一个新的事务，系统版本号都会递增，事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号。对于查询，事务版本号会和每一行的两个隐藏列作对比；对于增删改，事务版本号都会新增到相应的隐藏列中。

下面看看在 可重复读 隔离级别下，MVCC具体是如何操作的：

SELECT

InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录：

1. InnoDB只查找创建版本号 小于等于 当前事务版本号的数据行。

   这样可以确保事务读取到的行，要么是在事务开始之前就存在的，要么是事务自身插入或修改过的。

2. 行的删除版本要么未定义，要么 大于 当前事务版本号。

   这样可以确保事务读取到的行，要么没被删除，要么是在当前事务开启之后被删除的。

只有符合上述两个条件的记录，才能返回作为查询结果。

INSERT

InnoDB 为新插入的每一行保存当前系统版本号（事务版本号）作为创建版本号。

DELETE

InnoDB 为删除的每一行保存当前系统版本号（事务版本号）作为删除版本号。

UPDATE

InnoDB 插入一行新纪录，保存当前系统版本号（事务版本号）作为创建版本号；同时保存当前系统版本号（事务版本号）作为原来行的删除版本号。

保存这两个额外的系统版本号，使绝大多数的读操作都可以不用加共享锁。这样的设计使得读操作很简单，性能也很好，并且能够保证只会读取到符合标准的行。

不足之处是每行记录都需要额外的存储空间，需要做更多的行检查工作，以及一些额外的维护工作。

在 MVCC 中，分为两种读操作：

当前读：

需要加锁的语句，update，insert，delete，select...for update 等都是当前读。

快照读：

MVCC 实现了可重复读，在 可重复读 隔离级别下的快照读，事务不是以 begin 开始的时间点作为快照建立时间点，而是以第一条 select 语句的时间点作为快照的时间点，以后的 select 都会读取当前时间点的快照值，已达到可重复读的目的。

MVCC最大的好处：读不加锁，读写不冲突。读写不冲突极大的增加了系统的并发性能。

小结：

MVCC 只在 读已提交 和 可重复读 两个隔离级别下工作。其他两个隔离级别都和MVCC不兼容，因为读未提交总是读取最新的数据行，而不是符合当前事务版本的数据行；而串行化则会对所有读取的行都加锁。

间隙锁

MySQL默认的事务隔离级别是可重复读 ，可重复读存在幻读的并发问题，MySQL使用间隙锁来防止幻读。

下面用例子来一睹间隙锁的风采：

（student_sign：学生签到表；id为主键，其他字段都没有索引）

mysql> select * from student_sign;
+----+---------+------+-----+---------+
| id | version | name | age | is_sign |
+----+---------+------+-----+---------+
|  1 | 1       | wyc  |  25 | 1       |
|  2 | 2       | ybw  |  45 | 0       |
|  3 | 3       | jjj  |  42 | 1       |
|  4 | 3       | www  |  56 | 1       |
|  5 | 3       | www  |  22 | 1       |
|  7 | 7       | xxx  |  33 | 1       |
|  8 | 4       | wws  |  77 | 0       |
|  9 | 9       | rrr  |  56 | 1       |
| 10 | 7       | ttt  |  65 | 1       |
+----+---------+------+-----+---------+

场景一

事务A：

mysql> begin;
mysql> update student_signset is_sign = 1where id >=4 and id <=8;Query OK, 4 rows affected (0.00 sec)

事务A在没有提交的情况下，开启事务B：（模拟并发）

mysql> begin;
mysql> insert into student_sign (id,version,name,age) VALUES (6,3,'www',43);-- 会一直阻塞该SQL的执行，直到锁等待超时；
mysql> update student_sign set age =88 where id =3;-- 执行成功，不会阻塞；
mysql> update student_sign set age =88 where id =9;-- 会一直阻塞该SQL的执行，直到锁等待超时；
mysql> update student_sign set age =88 where id =10;-- 执行成功，不会阻塞；

结论：

where条件对索引字段进行范围写操作，范围[m,n],   间隙锁会锁定 [m, n+1] 范围内的连续数据(存在和不存在的)。

所以第1、3条SQL语句会一直阻塞，因为它们操作的数据在间隙锁范围之内。倘若第一条SQL执行成功，那么就发生了幻读。

第2、4条SQL语句可以执行成功，它们操作的数据不在间隙锁范围之内。在解决幻读的情况下，提高了并发效率。

场景二

事务A：

mysql> begin;
mysql> update student_sign set is_sign = 1;-- 没有where条件，进行全表更新

事务A在没有提交的情况下，开启事务B：

mysql> begin;
mysql> insert into student_sign (id,version,name,age) VALUES (16,3,'www',43);-- 会一直阻塞该SQL的执行，直到锁等待超时；1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

结论：

不带where条件的update 和 delete 语句，事务期间会锁整张表。其他事务对该表的所有写操作，都会被阻塞。

场景三

事务A：

mysql> begin;mysql> update student_signset is_sign = 1where age>18 and age < 60 ;Query OK, 1 row affected (0.00 sec)Rows matched: 7 Changed: 1 Warnings: 0mysql>

事务A在没有提交的情况下，开启事务B：

mysql> begin;mysql> insert into student_sign(id,version,name,age)VALUES(16,3,'www',43);-- 会一直阻塞该SQL的执行，直到锁等待超时；1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

结论：

where条件对非索引字段进行范围写操作，事务期间会锁整张表。其他事务对该表的所有写操作，都会被阻塞。

乐观锁

乐观锁是一种思想，是一个策略，并不是一个真实存在的锁，乐观锁的概念是相对于悲观锁来说的。

MySQL的乐观锁可通过版本号实现，即每次更新数据通过主键和版本号联合更新：

update student set name = "Daming" whereid = 2 and version = 10200;

版本号的维护:

每次新增数据，初始化一个版本号；每次修改数据，一并修改版本号（通常是递增版本号）；版本号字段值不能重复，可以不设置索引。

死锁

    死锁是指两个或多个事务争夺同一个资源，对方都持有自己想要的资源而又都不放锁。

比如下面两个事务同时处理：

-- 事务1begin;update students set name = 'jack' where id=3;update students set name = 'brian' where id=4;commit;
-- 事务2begin;update students set name = 'brian' where id=4;update students set name = 'jack' where id=3;commit;

在并发情况下，如果两个事务都同时执行完第一条update语句，持有了该行的排他锁，接着每个事物都去尝试执行第二条update 语句，却发现该行已经被其他事务锁定，于是两个事务都等待对方释放锁，同时都持有对方需要的锁，于是陷入死循环。

除非有外部因素介入才可能解除死锁。

处理死锁

InnoDB处理死锁的方式很简单：

将持有最少行级排他锁的事务进行回滚。

1213 - Deadlock found when trying to get lock; try restarting transactionmysql>

查看死锁日志

方式一：

mysql> show engine innodb status;

在打印出来的信息中找到 “LATEST DETECTED DEADLOCK” 内容，就可以分析产生死锁的原因了。

方式二：

使用 INFORMATION_SCHEMA 数据库中的信息表。

INNODB_LOCK_WAITS-- 锁等待INNODB_LOCKS-- 锁INNODB_TRX-- InnoDB事务

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