数据库进阶之路 - MySQL行锁深入研究

Posted 2020-08-11

 

由于业务逻辑的需要，必须对数据表的一行或多行加入行锁，举个最简单的例子，图书借阅系统：假设id=1的这本书库存为1，但是有2个人同时来借这本书，此处的逻辑为:

SELECT  restnum FROM book WHERE id =1  ;  --如果restnum大于0，执行update
UPDATE  book SET restnum=restnum-1 WHERE id=1;

问题来了，当2个人同时借的时候，有可能第一个人执行select语句的时候，第二个人插了进来，在第一个人没来得及更新book表的时候，第二个人就查到了数据，但这是一个脏数据，因为第一个人会把restnum值减1，因此第二个人本来应该是查到id=1的书restnum为0了，因此不会执行update，而会告诉它id=1的书没有库存 了，可是数据库哪懂这些，数据库只负责执行一条条SQL语句，它才不管中间有没有其他sql语句插进来，它也不知道要把一个session的sql语句执行完再执行另一个session的。因此会导致并发的时候restnum最后的结果为-1，显然这是不合理的，所以出现了锁的概念，mysql使用innodb引擎可以通过索引对数据行加锁。以上借书的语句变为：

BEGIN;
SELECT restnum FROM book WHERE id =1 FOR UPDATE; -- 给id=1的行加上排它锁且id有索引
UPDATE  book SET restnum=restnum-1 WHERE  id=1;
Commit;

这样，第二个人执行到select语句的时候就会处于等待状态直到第一个人执行commit。从而保证了第二个人不会读到第一个人修改前的数据。 那这样是不是万无一失了呢，答案是否定的。看下面的例子。

跟我一步一步来，先建立表，其中num字段加了索引

CREATE TABLE ‘book‘ (
  ‘id‘ INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  ‘num‘ INT(11) DEFAULT NULL,
  ‘name‘ VARCHAR(0) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (‘id‘),
  KEY ‘asd‘ (‘num‘)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=gbk

然后插入数据，运行

INSERT INTO book(num) VALUES(11),(11),(11),(11),(11);
INSERT INTO book(num) VALUES(22),(22),(22),(22),(22);

然后打开2个mysql控制台窗口，其实就是建立2个session做并发操作

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在第一个session里运行：

BEGIN;
SELECT * FROM book WHERE num=11 FOR UPDATE;

出现结果：

 | id | num | name|   
 | 11 | 11   | NULL |   
 | 12 | 11   | NULL |   
 | 13 | 11   | NULL |   
 | 14 | 11   | NULL |  
 | 15 | 11   | NULL |  
 5 rows in set

然后在第二个session里运行：

BEGIN;
SELECT * FROM book WHERE num=22 FOR UPDATE;

出现结果：

| id| num | name | 
| 16 | 22 | NULL | 
| 17 | 22 | NULL |  
| 18 | 22 | NULL |  
| 19 | 22 | NULL |  
| 20 | 22 | NULL | 
5 rows in set

好了，到这里什么问题都没有，是吧，可是接下来问题就来了，大家请看： 回到第一个session，运行：

UPDATE book SET name=‘abc‘ WHERE num=11;

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问题来了，session竟然处于等待状态，可是num=11的行不是被第一个session自己锁住的么，为什么不能更新呢？好了，打这里大家也许有自己的答案，先别急，再请看一下操作。
把2个session都关闭，然后运行：

DELETE FROM book WHERE num=11 LIMIT 3;
DELETE FROM book WHERE num=22 LIMIT 3;

其实就是把num=11和22的记录各删去3行， 然后重复分割线之间的操作 竟然发现，运行update book set name=’abc’ where num=11;后，有结果出现了，说明没有被锁住， 这是为什么呢，难道2行数据和5行数据，对MySQL来说，会产生锁行和锁表两种情况吗。经过跟网友讨论和翻阅资料，仔细分析后发现： 在以上实验数据作为测试数据的情况下，由于num字段重复率太高，只有2个值，分别是11和12.而数据量相对于这两个值来说却是比较大的，是10条，5倍的关系。 那么mysql在解释sql的时候，会忽略索引，因为它的优化器发现：即使使用了索引，还是要做全表扫描，故而放弃了索引，也就没有使用行锁，却使用了表锁。简单的讲，就是MYSQL无视了你的索引，它觉得与其行锁，还不如直接表锁，毕竟它觉得表锁所花的代价比行锁来的小。以上问题即便你使用了force index强制索引，结果还是一样，永远都是表锁。 所以mysql 的行锁用起来并不是那么随心所欲的，必须要考虑索引。再看下面的例子：

SELECT id FROM items WHERE id IN (SELECT id FROM items WHERE id < 6) FOR UPDATE; --id字段加了索引
SELECT id FROM items WHERE id IN (1,2,3,4,5) FOR UPDATE;

大部分会认为结果一样没什么区别，其实差别大了，区别就是第一条sql语句会产生表锁，而第二个sql语句是行锁，为什么呢？因为第一个sql语句用了子查询外围查询故而没使用索引，导致表锁。

好了，回到借书的例子，由于id是唯一的，所以没什么问题，但是如果有些表出现了索引有重复值，并且mysql会强制使用表锁的情况，那怎么办呢？一般来说只有重新设计表结构和用新的SQL语句实现业务逻辑，但是其实上面借书的例子还有一种办法。请看下面代码：

SET sql_mode=
‘STRICT_TRANS_TABLES,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_ENGINE_SUBSTITUTION‘;
BEGIN;
SELECT restnum FROM book WHERE id =1   ; --取消排它锁, 设置restnum为unsigned
UPDATE  book SET restnum=restnum-1 WHERE  ;
IF(UPDATE执行成功) commit;
ELSE  ROLLBACK;

 

上面是个小技巧，通过把数据库模式临时设置为严格模式，当restnum被更新为-1的时候，由于restnum是unsigned类型的，因此update会执行失败，无论第二个session做了什么数据库操作，都会被回滚，从而确保了数据的正确性，这个目的只是为了防止并发的时候极小概率出现的2个session的sql语句嵌套执行导致数据脏读。当然最好的办法还是修改表结构和sql语句，让MYSQL通过索引来加行锁。 MySQL测试版本为5.0.75-log和5.1.36-community.