為什么需要引入鎖

鎖是計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程或線程并發(fā)訪問某一資源的一種機(jī)制，在并發(fā)事務(wù)下保證數(shù)據(jù)的正確和唯一性。

圖片

鎖在 MySQL 中是非常重要的一部分，對(duì) MySQL 的數(shù)據(jù)訪問并發(fā)有著舉足輕重的影響

MySQL中的鎖是在服務(wù)器層或存儲(chǔ)引擎層實(shí)現(xiàn)的，不同的存儲(chǔ)引擎的鎖機(jī)制也有較大的區(qū)別。

MySQL鎖的實(shí)現(xiàn)

很多人都一樣，在剛開始學(xué)習(xí)MySQL中鎖的時(shí)候，網(wǎng)上一查出來(lái)一堆，什么表鎖、行鎖、讀鎖、寫鎖、悲觀鎖、樂觀鎖等等等，直接整個(gè)人就懵了。

本文我們將以鎖粒度的角度去看MySQL鎖的分類情況

沒事，先看看小許歸納的鎖知識(shí)大綱，先對(duì)鎖的位置和鎖歸屬的存儲(chǔ)引擎有個(gè)前置了解！

圖片

全局鎖

全局鎖就是對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例加鎖，MySQL有個(gè)全局讀鎖的命令如下：

flush tables with read lock(FTWRL)

執(zhí)行后，整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)就處于只讀狀態(tài)（不能寫入） 了，這個(gè)時(shí)候其他線程執(zhí)行數(shù)據(jù)更新語(yǔ)句（數(shù)據(jù)的增刪改），數(shù)據(jù)定義語(yǔ)句（建表、修改表結(jié)構(gòu)等）等，都會(huì)被阻塞。

解鎖命令：

unlock tables

使用場(chǎng)景舉例：

主要應(yīng)用于做全庫(kù)邏輯備份，原理也很簡(jiǎn)單在全局鎖期間數(shù)據(jù)或表結(jié)構(gòu)不會(huì)被更新，備份后文件的數(shù)據(jù)與預(yù)期也就一樣了。

當(dāng)時(shí)加上全局鎖，意味著整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都是只讀狀態(tài)，如果備份時(shí)間過長(zhǎng)就導(dǎo)致其他

Mysql中數(shù)據(jù)備份使用的命令是mysqldump命令

當(dāng)使用參數(shù)-single-transaction的時(shí)候，導(dǎo)出數(shù)據(jù)之前就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)，來(lái)確保拿到一致性視圖，而由于MVCC的支持，這個(gè)過程中數(shù)據(jù)是可以正常更新的，因?yàn)樽x取的數(shù)據(jù)在更新前已確認(rèn)。

頁(yè)鎖

頁(yè)級(jí)鎖是 MySQL 中比較獨(dú)特的一種鎖定級(jí)別，主要應(yīng)用于 BDB 存儲(chǔ)引擎，我們實(shí)際中基本上用的是InnoDB引擎，這里對(duì)頁(yè)鎖就不多展開了。

表鎖

MyISAM和InnoDB都支持表級(jí)鎖，但是InnoDB默認(rèn)的是行級(jí)鎖。

表鎖下面又分了以下四種

圖片

表鎖

顧名思義，就是直接對(duì)表進(jìn)行加鎖，可以使用下面命令：

//加讀鎖
lock tables table_name read;
//加寫鎖
lock tables table_name write;
// 釋放當(dāng)前會(huì)話的所有表鎖
unlock tables

如果加的是寫鎖，當(dāng)對(duì)表進(jìn)行寫操作時(shí)也會(huì)被阻塞，直到寫鎖被釋放。

不過盡量避免在使用 InnoDB 引擎的表使用表鎖，因?yàn)楸礞i的顆粒度太大，會(huì)影響并發(fā)性能。

元數(shù)據(jù)鎖

MySQL5.5引入了元數(shù)據(jù)鎖（meta data lock - MDL），它不需要顯式使用，在訪問一個(gè)表的時(shí)候會(huì)被自動(dòng)加上。

• ? 對(duì)表數(shù)據(jù)進(jìn)行 CRUD 操作時(shí)，加 MDL 讀鎖
• ? 對(duì)表結(jié)構(gòu)變更操作的時(shí)候，加 MDL 寫鎖

既然是自動(dòng)加鎖，那釋放也是自動(dòng)的！

事務(wù)執(zhí)行期間，MDL 是一直持有的， 在事務(wù)提交后MDL才會(huì)釋放。

意向鎖（Intention Lock）

意向鎖主要是在對(duì)數(shù)據(jù)表的行記錄加共享鎖(S鎖)、獨(dú)占鎖(X鎖)之前，需要先在表級(jí)別加上一個(gè)意向鎖。

在InnoDB引擎中，當(dāng)執(zhí)行查詢操作，需要先對(duì)表加上「意向共享鎖」，然后對(duì)該記錄加【共享鎖】

意向鎖有兩種類型：

意向共享鎖（IS鎖）：一個(gè)事務(wù)給一個(gè)數(shù)據(jù)行加共享鎖時(shí)，必須先獲得表的意向共享鎖

意向獨(dú)占鎖（IX鎖）: 一個(gè)事務(wù)給一個(gè)數(shù)據(jù)行加獨(dú)占鎖時(shí)，必須先獲得表的意向獨(dú)占鎖

為什么需要先加意向鎖？

意向鎖的目的是更加快速的判斷數(shù)據(jù)表表里是否有記錄被加鎖。

比如我們要加【獨(dú)占表鎖】，先在表級(jí)別加了【意向獨(dú)占鎖】，那么在加【獨(dú)占鎖】時(shí)，直接查該表是否有意向獨(dú)占鎖，如果有就表示表記錄存在獨(dú)占鎖，這樣就不用去遍歷表記錄去查看行記錄是否存在獨(dú)占鎖了。

加鎖命令如下：

//加上意向共享鎖，然后對(duì)讀取的記錄加共享鎖
select ... lock in share mode;

//先表上加上意向獨(dú)占鎖，然后對(duì)讀取的記錄加獨(dú)占鎖
select ... for update;

AUTO-INC鎖

字面意思是用來(lái)控制自動(dòng)自增的鎖？

是的，一般來(lái)說(shuō)我們會(huì)在表中設(shè)置一個(gè)字段聲明 AUTO_INCREMENT 的自增ID字段。

AUTO-INC鎖在自增字段起了個(gè)什么作用呢？

當(dāng)使用INSERT語(yǔ)句插入一條新記錄時(shí)，MySQL會(huì)自動(dòng)為自增字段加鎖，防止其他并發(fā)的插入操作同時(shí)獲取相同的自增值。

其他事務(wù)要等待，直到執(zhí)行完插入語(yǔ)句之后才會(huì)釋放鎖。

這就保證了數(shù)據(jù)表的 AUTO_INCREMENT 字段的值是連續(xù)遞增。

好吧，原來(lái)這個(gè)AUTO_INC鎖的作用是這樣的，以前我還一直不知道呢！

?? AUTO-INC鎖有什么問題？

大批量數(shù)據(jù)在一條語(yǔ)句中插入時(shí)(INSERT SELECT )，會(huì)帶來(lái)一些性能上的影響，從而阻塞其他事務(wù)的插入操作！

?? MySQL是如何進(jìn)行AUTO-INC鎖性能優(yōu)化的？

MYSQL 5.1.22版本開始，InnoDB存儲(chǔ)引擎使用一種輕量級(jí)互斥鎖(Mutex)來(lái)控制自增列增長(zhǎng)

通過參數(shù)innodb_autoinc_lock_mode來(lái)控制 可以設(shè)定3個(gè)值分別是0，1，2

• ? 0：traditional 每次insert都采用 AUTO-INC 鎖，語(yǔ)句執(zhí)行結(jié)束后才釋放鎖，但并發(fā)能力較弱
• ? 1：consecutive 對(duì)于SIMPLE INSERT，使用輕量級(jí)互斥鎖，對(duì)于BULK INSERT，使用AUTO-inc locking
• ? 2：interleaved 采用輕量級(jí)鎖，申請(qǐng)自增主鍵后就釋放鎖，但可能會(huì)造成insert分配的id順序不一致

?? 一個(gè)事務(wù)中存在多個(gè)insert語(yǔ)句，auto-inc鎖是如何申請(qǐng)的？

自增鎖跟事務(wù)無(wú)關(guān)，即使多個(gè)insert語(yǔ)句在同一個(gè)十五中，每個(gè)insert還是都會(huì)申請(qǐng)罪行的自增鎖。

圖片

行鎖

顧名思義，行鎖就是給數(shù)據(jù)庫(kù)表中每行數(shù)據(jù)加鎖，行鎖是加在索引上的

比如某個(gè)表中id字段是主鍵，如果給id=2這條記錄加鎖，那這把鎖是加在主鍵索引(聚簇索引)上的

行鎖使用分類

我們講表鎖的時(shí)候說(shuō)到了意向鎖，在對(duì)數(shù)據(jù)表的行記錄加共享鎖(S鎖)、獨(dú)占鎖(X鎖)之前，需要先在表級(jí)別加上一個(gè)意向鎖 。

InnoDB 行級(jí)鎖按照使用方式分為：共享鎖（S鎖）、排它鎖（X鎖）

圖片

讀鎖會(huì)阻塞寫(X)，但是不會(huì)堵塞讀(S)，而寫鎖則會(huì)把讀(S)和寫(X)都堵塞

對(duì)于普通 select 語(yǔ)句，innodb 不會(huì)加任何鎖。如果想在select操作的時(shí)候加上 S鎖 或者 X鎖，需要我們手動(dòng)加鎖。

//查詢記錄加共享鎖
select ... lock in share mode;

//查詢記錄加獨(dú)占鎖
select ... for update;

InnoDB 在RR(MySQL默認(rèn)隔離級(jí)別) ，對(duì)于 update、delete 和 insert 語(yǔ)句， 會(huì)自動(dòng)給涉及的數(shù)據(jù)集加排它鎖（X）

InnoDB支持3種行鎖的算法，分別是：

• ? Record Lock： 單個(gè)行記錄上的鎖

? Gap Lock： 間隙鎖，鎖定一個(gè)范圍，但不包含記錄本身

? Next-Key Lock： Gap Lock與Record Lock的結(jié)合，鎖定一個(gè)范圍，并且鎖定記錄本身

我們?cè)诜治鲂墟i三種算法是要結(jié)合存在共享鎖（S）和排他鎖（X）場(chǎng)景，我們接著看這三種

記錄鎖 Record Lock

Record Lock 稱為記錄鎖，鎖住的是一條記錄

SELECT * FROM `demo` WHERE `id`= 23 FOR UPDATE;

上面SQL在 id = 23 的記錄上加上記錄鎖（X鎖），這樣其他事務(wù)就無(wú)法插入，更新，刪除 id=23 這一行。

下面SQL是對(duì)主鍵索引 與 唯一索引 對(duì)數(shù)據(jù)行進(jìn)行 UPDATE 操作時(shí)，也會(huì)對(duì)該行數(shù)據(jù)加記錄鎖：

UPDATE demo SET name = 'xiaoxu' WHERE id = 23;

記錄鎖是鎖住記錄，鎖住索引記錄，而不是真正的數(shù)據(jù)記錄。

?? 表中沒有建索引怎么辦？

即使該表上沒有任何索引，那么innodb會(huì)在后臺(tái)創(chuàng)建一個(gè)隱藏的聚集主鍵索引，那么鎖住的就是這個(gè)隱藏的聚集主鍵索引。

間隙鎖 GAP Lock

間隙鎖 是 InnoDB 在 RR(可重復(fù)讀) 隔離級(jí)別 下為了解決幻讀問題時(shí)引入的鎖機(jī)制。

Tips：使用間隙鎖GAP Lock鎖住的是一個(gè)區(qū)間，而不僅僅是這個(gè)區(qū)間中的每一條數(shù)據(jù)

SELECT * FROM demo WHERE id > 23 and id < 25 FOR UPDATE

上面語(yǔ)句對(duì)id范圍（23, 25）的數(shù)據(jù)行加間隙鎖鎖，此時(shí)就無(wú)法插入id= 24的數(shù)據(jù)

臨鍵鎖 Next-Key Lock

Next-key Lock 臨鍵鎖是記錄鎖和間隙鎖的組合，鎖的范圍是左開右閉區(qū)間的數(shù)據(jù)（即在某條記錄以及這條記錄前面間隙上的鎖）。

InnoDB是使用Next-Key Lock來(lái)解決幻讀問題的，在數(shù)據(jù)行上的非唯一索引列上都會(huì)存在一把臨鍵鎖。

注意：臨鍵鎖只與 非唯一索引列 有關(guān)，在 唯一索引列（包括主鍵列）上不存在臨鍵鎖。

圖片

上面表結(jié)構(gòu)中age字段為普通索引

-- 事務(wù)A 更新age=24的記錄 
UPDATE demo SET name = Vladimir WHERE age = 24;
-- 事務(wù)B 執(zhí)行插入
INSERT INTO demo VALUES(100, 26, 'xiaoxu');

事務(wù) A 在對(duì) age 為 24 的列進(jìn)行 UPDATE 操作的同時(shí)，也獲取了 (24, 26] 這個(gè)區(qū)間內(nèi)的臨鍵鎖，所以此時(shí)事務(wù)B會(huì)被阻塞。

問題

臨鍵鎖 Next-Key Lock如何降級(jí)？

細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)開頭的題綱中有一個(gè)降級(jí)的指向，那么是在什么情況下發(fā)生降級(jí)的呢？

圖片

在能使用記錄鎖或者間隙鎖就能避免幻讀現(xiàn)象的場(chǎng)景下， next-key lock 就會(huì)退化成記錄鎖或間隙鎖。

有以下場(chǎng)景：

唯一索引等值查詢：
1.當(dāng)查詢的記錄是存在的，next-key lock 會(huì)退化成【記錄鎖】 2.當(dāng)查詢的記錄是不存在的，next-key lock 會(huì)退化成【間隙鎖】

非唯一索引等值查詢：
1.當(dāng)查詢的記錄存在時(shí)，除了會(huì)加 next-key lock 外，還額外加間隙鎖，也就是會(huì)加兩把鎖。
2.當(dāng)查詢的記錄不存在時(shí)，只會(huì)加 next-key lock，然后會(huì)退化為間隙鎖，也就是只會(huì)加一把鎖。