1. 共用的結(jié)構

InnoDB 的表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構，有一些共同屬性，也有一些不同屬性。

因為有共同屬性，表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構都使用結(jié)構體 lock_t 來表示鎖結(jié)構。

在 lock_t 之下，又定義了 lock_table_t、lock_rec_t 分別包含表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構的不同屬性。

為了更直觀的理解表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構，我們?nèi)サ?nbsp;lock_t 的一些非核心信息之后，整理如下：

// storage/innobase/include/lock0priv.h
struct lock_t {
  trx_t *trx;
  UT_LIST_NODE_T(lock_t) trx_locks;
  dict_index_t *index;
  lock_t *hash;
  union {
    lock_table_t tab_lock;
    lock_rec_t rec_lock;
  };
  uint32_t type_mode;
};

雖然表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構都定義了自己的結(jié)構體，用于表示各自不同的屬性，但是 lock_t 中 index、hash 這兩個只用于行鎖結(jié)構的屬性，并沒有放入 lock_rec_t。

我們就不去追溯為什么這兩個屬性會放在 lock_t 中，而沒有放入 lock_rec_t 了。

2. type_mode

從屬性名上看，表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構的 type_mode 屬性存放的是鎖類型和鎖模式。

實際上，這個屬性比較復雜，它占用 4 字節(jié)，共 32 位，分為四個部分。

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第一部分，1 ~ 4 位，這 4 位是個整體，共同表示一個整數(shù)值，就是鎖模式。

• 0（LOCK_IS），表級別的意向共享鎖。
• 1（LOCK_IX），表級別的意向排他鎖。
• 2（LOCK_S），表級別或行級別的共享鎖。
• 3（LOCK_X），表級別或行級別的排他鎖。
• 4（LOCK_AUTO_INC），表級別的 Auto-Inc 鎖。

鎖模式部分的 4 字節(jié)，作為一個整體使用，而沒有按位使用，這是有原因的。

按整體使用，4 字節(jié)的無符號整數(shù)最大值為 15，最多可以表示 15 種鎖模式。

按位使用，每位只能表示一種鎖模式，4 位只能表示 4 種鎖模式。

第二部分，5 ~ 8 位，按位使用，存放的是鎖類型。

• 第 5 位標識是否為表鎖（LOCK_TABLE）。
• 第 6 位標識是否為行鎖（LOCK_REC）。
• 第 7 ~ 8 位，暫未使用。

第三部分，第 9 位，按位使用，存放的是鎖等待狀態(tài)（LOCK_WAIT），置為 0 表示已經(jīng)獲得鎖，置為 1 表示處于鎖等待狀態(tài)。

第四部分，10 ~ 32 位，按位使用，存放的是鎖的精確模式，這部分只有行鎖和謂詞鎖會用到，表鎖不會用到。

• 第 10 位用于標識間隙鎖（LOCK_GAP）。
• 第 11 位用于標識普通記錄鎖（LOCK_REC_NOT_GAP）。
• 第 12 位用于標識插入意向鎖（LOCK_INSERT_INTENTION）。
• 第 13 位，暫未使用。
• 第 14 ~ 15 位分別用于標識 LOCK_PREDICATE、LOCK_PRDT_PAGE，都屬于謂詞鎖。
• 第 16 ~ 32 位，暫未使用。

看到這里，大家有沒有覺得奇怪，怎么沒有用于標識 Next-Key 的位置？

鎖模式為行鎖（LOCK_REC）時，如果 10 ~ 32 位中所有位都被設置為 0，就表示加的行鎖是 Next-Key 鎖。

3. 表鎖結(jié)構

lock_t 中，表鎖結(jié)構只使用 trx、trx_locks、type_mode 三個屬性，加上 lock_table_t 的 table、locks 屬性，就是表鎖結(jié)構的全部屬性了。

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MySQL 執(zhí)行 DDL、DML 語句時，InnoDB 都會有對應的事務（用戶手動啟動或者 InnoDB 自動啟動）來執(zhí)行這些語句對應的操作。

加鎖操作自然也是在事務中進行的，trx 屬性就是加這個表鎖的事務對象。

事務執(zhí)行一條或多條 DML 語句，可能涉及多個表，也就有可能加多個表鎖。事務除了加表鎖，還有可能加行鎖，同一個事務加的一個或多個表鎖和一個或多個行鎖的鎖結(jié)構通過 trx_locks 屬性形成一個表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構混合的鏈表。

表鎖是加在表上的，自然就需要知道表鎖結(jié)構屬于哪個表了，table 屬性就是這個表鎖結(jié)構所屬的表對象。

同一時刻，可能有多個事務已經(jīng)或者想要對同一個表加鎖。對于兼容的表鎖，多個事務可以同時加鎖，對于不兼容的表鎖，后加鎖的事務就會處于等待狀態(tài)。

事務想要對某個表加鎖，InnoDB 怎么判斷事務可以立即獲得鎖，還是要進入等待狀態(tài)？

這就是 locks 屬性的用武之地了。

多個事務對同一個表加了表鎖，這些表鎖的鎖結(jié)構會通過 locks 屬性形成一個鏈表。

事務想要對某個表加表鎖，InnoDB 就會遍歷這個鏈表。

如果鏈表中還沒有表鎖結(jié)構，或者所有鎖結(jié)構對應的表鎖都和事務當前要加的表鎖兼容，事務就可以立即獲得鎖，否則就需要進入等待狀態(tài)。

type_mode 屬性的第 5 位用于標識鎖結(jié)構是否為表鎖（LOCK_TABLE）。

對于表鎖，鎖結(jié)構中 type_mode 屬性的第 5 位會被設置為 1，第 1 ~ 4 位會寫入鎖模式對應的整數(shù)值。

如果事務不能立即獲得表鎖，type_mode 屬性的第 9 位會被設置為 1，表示處于鎖等待狀態(tài)。

4. 行鎖結(jié)構

lock_t 中，行鎖結(jié)構使用 trx、trx_locks、index、hash、type_mode 五個屬性，加上 lock_rec_t 的 page_id、n_bits 兩個屬性，外加行鎖結(jié)構最后外掛了一塊沒有屬性名的內(nèi)存區(qū)域（我們暫且命名為 bitmap），就是行鎖的整體結(jié)構了。

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4.1 有名有姓的那些屬性

和表鎖結(jié)構一樣，行鎖結(jié)構里也有 trx 和 trx_locks 兩個屬性。

trx 屬性是加這個行鎖的事務對象。同一個事務加的一個或多個表鎖和一個或多個行鎖的鎖結(jié)構，通過 trx_locks 屬性形成一個表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構混合的鏈表。

主表的記錄存儲在主鍵索引中，二級索引（包括唯一索引、非唯一索引）的記錄存儲在二級索引中，行鎖都是對主鍵索引或二級索引的記錄加鎖。index 屬性就是這個行鎖結(jié)構所屬的索引對象。

InnoDB 可能同時有很多個事務在運行，這些事務加的行鎖，可能會產(chǎn)生多個行鎖結(jié)構。

每個行鎖結(jié)構都會根據(jù) page_id 屬性中保存的表空間 ID、數(shù)據(jù)頁號計算得到一個哈希值。哈希值相同的多個行鎖結(jié)構通過 hash 屬性形成一個行鎖結(jié)構鏈表。

n_bits 屬性的值是個無符號整數(shù)，表示這個鎖結(jié)構能保存多少條記錄的行鎖狀態(tài)，也就是最多有多少記錄能共用這個行鎖結(jié)構。

對于行鎖，鎖結(jié)構中 type_mode 屬性的第 6 位會被設置為 1，第 1 ~ 4 位會被寫入鎖模式對應的整數(shù)值。

行鎖的不同精確模式，type_mode 屬性第四部分（10 ~ 32 位）各位的賦值情況如下：

• 普通記錄鎖，type_mode 屬性的第 10 位會被設置為 1。
• 間隙鎖，type_mode 屬性的第 11 位會被設置為 1。
• 插入意向鎖，type_mode 屬性的第 12 位會被設置為 1。
• Next-Key 鎖，type_mode 屬性的第 10 ~ 32 位都設置為 0。

如果事務不能立即獲得行鎖，type_mode 屬性的第 9 位會被設置為 1，表示處于鎖等待狀態(tài)。

4.2 隱姓埋名的內(nèi)存區(qū)域

前面介紹的那些，都是 InnoDB 給取了名字的行鎖結(jié)構屬性。

還有一塊沒有名字的內(nèi)存區(qū)域沒有介紹。在前面的行鎖結(jié)構圖中，我們給這塊內(nèi)存區(qū)域取了個名字，為 bitmap。

bitmap 這塊內(nèi)存區(qū)域是干嘛用的呢？

待我們細細說來。

我們先忽略 bitmap 內(nèi)存區(qū)域的存在，假設一個事務對一條記錄加行鎖，會產(chǎn)生一個行鎖結(jié)構，對多條記錄加行鎖，就會產(chǎn)生多個行鎖結(jié)構。

又假設事務對多條記錄加的都是共享 Next-Key 鎖，并且已經(jīng)獲得了鎖，巧合的是這些記錄又位于同一個數(shù)據(jù)頁，那么，這些鎖結(jié)構除了加鎖記錄不一樣，其它屬性的值都相同。

如果真這么設計行鎖結(jié)構，是不是太浪費內(nèi)存空間了？

當然是了。雖然現(xiàn)在內(nèi)存越來越便宜，但是畢竟還要花錢，也不能那么鋪張浪費。

本著勤儉節(jié)約的原則，InnoDB 把加鎖記錄不同、其它屬性值都相同的多個行鎖結(jié)構合并成一個，另外開辟一塊內(nèi)存區(qū)域用于標識加鎖記錄，于是就有了我們命名為 bitmap 的內(nèi)存區(qū)域。

bitmap 內(nèi)存區(qū)域按位使用，每一位都用于標識事務是否對某條記錄加了行鎖。如果某一位被設置為 1，就表示事務對該位對應的記錄加了行鎖。

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上圖是事務對象初始化時，預先創(chuàng)建的一個行鎖結(jié)構的 bitmap 內(nèi)存區(qū)域示意圖，大小為 256 字節(jié)，可以用于標識這個事務對 2048 條記錄加行鎖的情況。

示意圖中，第 3 位和第 5 位被設置為 1，說明事務對數(shù)據(jù)頁中序號為 0 和 4 的記錄加了行鎖。

沒有規(guī)矩不成方圓，InnoDB 不會胡亂的把多個行鎖結(jié)構合并成一個。

事務對多條記錄加行鎖，想要共用一個行鎖結(jié)構，需要同時滿足以下個條件：

• 同一個事務對多條記錄加行鎖。
• 這些記錄位于同一個數(shù)據(jù)頁中（也就是同一個表同一個索引的同一個數(shù)據(jù)頁）。
• 這些行鎖的鎖模式相同，必須都是共享鎖，或者都是排他鎖。
• 這些行鎖的精確模式相同，必須都是普通記錄鎖，或者都是間隙鎖，或者都是 Next-Key 鎖。
• 這些行鎖都處于獲得鎖的狀態(tài)，不能處于鎖等待狀態(tài)。

4.3 共用行鎖結(jié)構的兩個問題

問題一：多個處于等待狀態(tài)的行鎖能共用一個鎖結(jié)構嗎？

理論上是可以的，但實際上不會出現(xiàn)這種情況。

因為共用一個行鎖結(jié)構需要滿足的條件之一，是一個事務對多條記錄加行鎖。

然而，一個事務對某條記錄加行鎖處于等待狀態(tài)，在獲得鎖或者鎖超時之前（不考慮異常情況），這個事務不會繼續(xù)往下執(zhí)行。

這樣一來，一個事務在某一時刻，最多只有一個行鎖結(jié)構（對應一條記錄）處于等待狀態(tài)，也就不存在多個處于等待狀態(tài)的行鎖共用一個行鎖結(jié)構的情況了。

獲得鎖或者鎖等待超時之后，行鎖結(jié)構中 type_mode 的第 9 位就會被設置為 0，表示這個行鎖處于非等待狀態(tài)，后續(xù)在滿足共用條件的情況下，這個鎖結(jié)構才可以被共用。

問題二：多個插入意向鎖能共用一個鎖結(jié)構嗎？

同樣，理論上是可以的，但實際上不會出現(xiàn)這種情況。

首先，插入意向鎖的加鎖場景，是事務 T 想要在某條記錄前面的間隙插入一條記錄，而這個間隙被其它事務加了間隙鎖或者 Next-Key 鎖，導致事務 T 必須在這個間隙上加插入意向鎖，并等待其它事務釋放間隙鎖或者 Next-Key 鎖。

前面已經(jīng)介紹過，處于等待狀態(tài)的行鎖結(jié)構，是不能共用的。

然后，事務 T 獲得鎖之后，它的精確模式為 LOCK_GAP + LOCK_INSERT_INTENTION，其它間隙鎖也不能共用這個鎖結(jié)構，因為間隙鎖的精確模式為 LOCK_GAP。

雖然插入意向鎖的鎖結(jié)構不能共用，會浪費一些內(nèi)存，但好在加插入意向鎖的情況也不會非常多，浪費的內(nèi)存也就不會太多。

5. 總結(jié)

InnoDB 的表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構，有一部分屬性是相同的，也有一部分屬性是專用的，所以，代碼里定義了三個結(jié)構體來描述表鎖結(jié)構和行鎖結(jié)構。

一個事務對每個表加表鎖，都會產(chǎn)生一個表鎖結(jié)構。

一個事務對多條記錄加行鎖，滿足條件時，多條記錄的行鎖可以共用一個行鎖結(jié)構，以節(jié)省內(nèi)存。

處于等待狀態(tài)的行鎖結(jié)構，不能共用。獲得行鎖或者鎖等待超時之后，這個鎖結(jié)構會變?yōu)榉堑却隣顟B(tài)，之后滿足條件時，這個鎖結(jié)構可以被共用。

插入意向鎖的鎖結(jié)構不能共用。