MySQL数据库锁介绍

wumai

1. 锁的基本概念当并发事务同时访问一个资源时，有可能导致数据不一致，因此需要一种机制来将数据访问顺序化，以保证数据库数据的一致性。
锁就是其中的一种机制。
我们可以用商场的试衣间来做个比喻。商场里得每个试衣间都可供多个消费者使用，因此可能出现多个消费者同时试衣服需要使用试衣间。为了避免冲突，试衣间装了锁，某一个试衣服的人在试衣间里把锁锁住了，其他顾客就不能再从外面打开了，只能等待里面的顾客，试完衣服，从里面把锁打开，外面的人才能进去。


2. 锁的基本类型数据库上的操作可以归纳为两种：读和写。
多个事务同时读取一个对象的时候，是不会有冲突的。同时读和写，或者同时写才会产生冲突。因此为了提高数据库的并发性能，通常会定义两种锁：共享锁和排它锁。
2.1 共享锁（Shared Lock，也叫S锁）共享锁(S)表示对数据进行读操作。因此多个事务可以同时为一个对象加共享锁。（如果试衣间的门还没被锁上，顾客都能够同时进去参观）
产生共享锁的sql：select * from ad_plan lock in share mode;

2.2 排他锁(Exclusive Lock，也叫X锁)排他锁也叫写锁(X)。
排他锁表示对数据进行写操作。如果一个事务对对象加了排他锁，其他事务就不能再给它加任何锁了。(某个顾客把试衣间从里面反锁了，其他顾客想要使用这个试衣间，就只有等待锁从里面给打开了)
产生排他锁的sql： select * from ad_plan for update;


对于锁，通常会用一个矩阵来描述他们之间的冲突关系。
      S      X  
S    +      –  
X    –      –  
+ 代表兼容， - 代表不兼容

时间\事务	Tx1:	Tx2:
T1	set autocommit=0;	set autocommit=0;
T2	select * from ad_plan lock in share mode;
T3		update ad_plan set name='' ; blocking

执行sql： select * from information_schema.innodb_locks; 可以查看锁。


3. 锁的粒度就是通常我们所说的锁级别。MySQL有三种锁的级别：页级、表级、行级。
相对其他数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，其最 显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。
比如，MyISAM和MEMORY存储引擎采用的是表级锁（table-level locking）；BDB存储引擎采用的是页面锁（page-level locking），但也支持表级锁；InnoDB存储引擎既支持行级锁（row-level locking），也支持表级锁，但默认情况下是采用行级锁。
MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下：
表级锁：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高,并发度最低。
行级锁：开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。
页面锁：开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般。
数据库引擎通常必须获取多粒度级别上的锁才能完整地保护资源。



3.1 行锁(Row Lock)对一行记录加锁，只影响一条记录。
通常用在DML语句中，如INSERT, UPDATE, DELETE等。
InnoDB行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的，这一点MySQL与Oracle不同，后者是通过在数据块中对相应数据行加锁来实现的。InnoDB这种行锁实现特点意味着：只有通过索引条件检索数据，InnoDB才使用行级锁，否则，InnoDB将使用表锁！
用下面例子来说明一下：
CREATE TABLE test_index(id int , name VARCHAR(50),age int )engine=innodb ;
INSERT INTO test_index values(1,'张一',15);
INSERT INTO test_index values(3,'张三',16);
INSERT INTO test_index values(4,'张四',17);
INSERT INTO test_index values(5,'张五',19);
INSERT INTO test_index values(7,'刘琦',19);
不再启用多事务描述了，直接解释执行查询语句
explain select * from test_index where id = 1;
+----+-------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table      | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | test_index | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    5 | Using where |
+----+-------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
type: all ，rows: 5 很明显是会使用全表锁。
增加索引，id加唯一索引，age加普通索引。
ALTER TABLE test_index
ADD UNIQUE uk_id(id),

ADD index idx_age(age);
mysql> explain select * from test_index where id = 1;
+----+-------------+------------+-------+---------------+-------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys | key   | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+------------+-------+---------------+-------+---------+-------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | test_index | const | uk_id         | uk_id | 5       | const |    1 | NULL  |
+----+-------------+------------+-------+---------------+-------+---------+-------+------+-------+

type: const ，key:uk_id,rows: 1 很明显是会使用行锁，锁定一条记录。



下面做个有趣的实验：两个事务，TX1加共享行锁, 查询age=17的记录， TX2往数据库里插入一条age=18的记录。
TX1:
mysql> set autocommit=0;
mysql> select * from test_index where age=17 lock in share mode;
+------+------+------+
| id   | name | age  |
+------+------+------+
|    4 | 张四 |   17 |
+------+------+------+
1 row in set (0.00 sec)



TX2:
mysql> set autocommit=0;
mysql> insert test_index values(8,'test',18);
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

结果是TX2获取锁超时，看来TX1锁定的并不止age=17的记录，不存在的间隙age=18，也被加锁了。


执行select * from information_schema.innodb_locks;可以看到加锁的具体信息
+--------------+-------------+-----------+-----------+---------------------+------------+------------+-----------+----------+--------------------+
| lock_id      | lock_trx_id | lock_mode | lock_type | lock_table          | lock_index | lock_space | lock_page | lock_rec | lock_data          |
+--------------+-------------+-----------+-----------+---------------------+------------+------------+-----------+----------+--------------------+
| 45288:57:5:5 | 45288       | X,GAP     | RECORD    | `test`.`test_index` | idx_age    |         57 |         5 |        5 | 19, 0x000000000208 |
| 45289:57:5:5 | 45289       | S,GAP     | RECORD    | `test`.`test_index` | idx_age    |         57 |         5 |        5 | 19, 0x000000000208 |
+--------------+-------------+-----------+-----------+---------------------+------------+------------+-----------+----------+--------------------+



行锁S、X锁上做了一些精确的细分，在代码中称作Precise Mode。这些精确的模式,  使的锁的粒度更细小。可以减少冲突。  
A.间隙锁(Gap Lock),只锁间隙。  
B.记录锁(Record Lock) 只锁记录。  
C.Next-Key Lock(代码中称为Ordinary Lock)，同时锁住记录和间隙。
D.插入意图锁(Insert Intention Lock),插入时使用的锁。在代码中，插入意图锁，实际上是GAP锁上加了一个LOCK_INSERT_INTENTION的标记。



行锁兼容矩阵

			G	I	R	N
		G	+	+	+	+
		I	–	+	+	–
		R	+	+	–	–
		N	+	+	–	–

+ 代表兼容， -代表不兼容.
G代表Gap锁，I代表插入意图锁,R代表记录锁，N代表Next-Key锁.  
S锁和S锁是完全兼容的，因此在判别兼容性时不需要对比精确模式。  
精确模式的检测，用在S、X和X、X之间。
从这个矩阵可以看到几个特点：  
A. INSERT操作之间不会有冲突。  
B. GAP,Next-Key会阻止Insert。  
C. GAP和Record,Next-Key不会冲突  
D. Record和Record、Next-Key之间相互冲突。  
E. 已有的Insert锁不阻止任何准备加的锁。


Gap lock：
间隙锁只会出现在辅助索引（index）上，唯一索引(unique)和主键索引是没有间隙锁。
间隙锁（无论是S还是X）只会阻塞insert操作。
间隙锁的目的是为了防止幻读（但是需要应用自己加锁，innodb默认不会加锁防止幻读）。

3.2 页面锁3.3 表锁(Table Lock)对整个表加锁，影响标准的所有记录。通常用在DDL语句中，如DELETE TABLE,ALTER TABLE等。  
很明显，表锁影响整个表的数据，因此并发性不如行锁好。
在MySQL 数据库中，使用表级锁定的主要是MyISAM，Memory等一些非事务性存储引擎。



因为表锁覆盖了行锁的数据，所以表锁和行锁也会产生冲突（商场关门了，试衣间自然也没法使用了）。如:
A. trx1 BEGIN
  B. trx1 给 T1 加X锁，修改表结构。
  C. trx2 BEGIN
  D. trx2 给 T1 的一行记录加S或X锁（事务被阻塞，等待加锁成功)
trx1要操作整个表，锁住了整个表。那么trx2就不能再对T1的单条记录加X或S锁，去读取或修这条记录。
3.3.1 表锁—意向锁为了方便检测表级锁和行级锁之间的冲突，就引入了意向锁。

A. 意向锁分为意向读锁(IS)和意向写锁(IX)。  
B. 意向锁是表级锁，但是却表示事务正在读或写某一行记录，而不是整个表。     所以意向锁之间不会产生冲突，真正的冲突在加行锁时检查。  
C. 在给一行记录加锁前，首先要给该表加意向锁。也就是要同时加表意向锁和行锁。



采用了意向锁后，上面的例子就变成了：

A. trx1 BEGIN  
B. trx1 给 T1 加X锁，修改表结构。  
C. trx2 BEGIN  
D. trx2 给 T1 加IX锁（事务被阻塞，等待加锁成功)  
E. trx2 给 T1 的一行记录加S或X锁.



表锁的兼容性矩阵

	IS	IX	S	X
IS	+	+	+	–
IX	+	+	–	–
S	+	–	+	–
X	–	–	–	–

+ 代表兼容， -代表不兼容
意向锁之间不会冲突, 因为意向锁仅仅代表要对某行记录进行操作。在加行锁时，会判断是否冲突。


今天先整理这么多，有时间再整理一下死锁的问题。小弟菜鸟，如有错漏，欢迎指正。

meikkiie

﹏回忆像一杯苦咖啡加多少糖还是苦的。