mysql中的鎖機制深入講解

2024-07-25 19:09:16

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供稿：網友

前言

為了保證數據的一致完整性，任何一個數據庫都存在鎖定機制。鎖定機制的優劣直接應想到一個數據庫系統的并發處理能力和性能，所以鎖定機制的實現也就成為了各種數據庫的核心技術之一。

大概幾個月之前項目中用到事務，需要保證數據的強一致性，期間也用到了mysql的鎖，但當時對mysql的鎖機制只是管中窺豹，所以本文打算總結一下mysql的鎖機制。

本文主要論述關于mysql鎖機制，mysql版本為5.7，引擎為innodb，由于實際中關于innodb鎖相關的知識及加鎖方式很多，所以沒有那么多精力羅列所有場景下的加鎖過程并加以分析，僅根據現在了解的知識，結合官方文檔，說說自己的理解，如果發現有不對的地方，歡迎指正。

概述

總的來說，InnoDB共有七種類型的鎖：

共享/排它鎖(Shared and Exclusive Locks)
意向鎖(Intention Locks)
記錄鎖(Record Locks)
間隙鎖(Gap Locks)
臨鍵鎖(Next-key Locks)
插入意向鎖(Insert Intention Locks)
自增鎖(Auto-inc Locks)

mysql鎖詳解

1. 共享/排它鎖(Shared and Exclusive Locks)

共享鎖（Share Locks，記為S鎖），讀取數據時加S鎖
排他鎖（eXclusive Locks，記為X鎖），修改數據時加X鎖

使用的語義為：

共享鎖之間不互斥，簡記為：讀讀可以并行
排他鎖與任何鎖互斥，簡記為：寫讀，寫寫不可以并行

可以看到，一旦寫數據的任務沒有完成，數據是不能被其他任務讀取的，這對并發度有較大的影響。對應到數據庫，可以理解為，寫事務沒有提交，讀相關數據的select也會被阻塞，這里的select是指加了鎖的，普通的select仍然可以讀到數據(快照讀)。

2. 意向鎖(Intention Locks)

InnoDB為了支持多粒度鎖機制(multiple granularity locking)，即允許行級鎖與表級鎖共存，而引入了意向鎖(intention locks)。意向鎖是指，未來的某個時刻，事務可能要加共享/排它鎖了，先提前聲明一個意向。

1、意向鎖是一個表級別的鎖(table-level locking)；

2、意向鎖又分為：

意向共享鎖(intention shared lock, IS)，它預示著，事務有意向對表中的某些行加共享S鎖；
意向排它鎖(intention exclusive lock, IX)，它預示著，事務有意向對表中的某些行加排它X鎖；

加鎖的語法為：

select ... lock in share mode;　　要設置IS鎖；select ... for update;　　　　　　 要設置IX鎖；

事務要獲得某些行的S/X鎖，必須先獲得表對應的IS/IX鎖，意向鎖僅僅表明意向，意向鎖之間相互兼容，兼容互斥表如下：

	IS	IX
IS	兼容	兼容
IX	兼容	兼容

雖然意向鎖之間互相兼容，但是它與共享鎖/排它鎖互斥，其兼容互斥表如下:

	S	X
IS	兼容	互斥
IX	互斥	互斥

排它鎖是很強的鎖，不與其他類型的鎖兼容。這其實很好理解，修改和刪除某一行的時候，必須獲得強鎖，禁止這一行上的其他并發，以保障數據的一致性。

3. 記錄鎖(Record Locks)

記錄鎖，它封鎖索引記錄，例如(其中id為pk)：

create table lock_example(id smallint(10),name varchar(20),primary key id)engine=innodb;

數據庫隔離級別為RR，表中有如下數據：

10, zhangsan
20, lisi
30, wangwu

select * from t where id=1 for update;

其實這里是先獲取該表的意向排他鎖(IX)，再獲取這行記錄的排他鎖(我的理解是因為這里直接命中索引了)，以阻止其他事務插入，更新，刪除id=1的這一行。

4. 間隙鎖(Gap Locks)

間隙鎖，它封鎖索引記錄中的間隔，或者第一條索引記錄之前的范圍，又或者最后一條索引記錄之后的范圍。依然是上面的例子，InnoDB，RR：

select * from lock_examplewhere id between 8 and 15 for update;

這個SQL語句會封鎖區間(8,15)，以阻止其他事務插入id位于該區間的記錄。

間隙鎖的主要目的，就是為了防止其他事務在間隔中插入數據，以導致“不可重復讀”。如果把事務的隔離級別降級為讀提交(Read Committed, RC)，間隙鎖則會自動失效。

5. 臨鍵鎖(Next-key Locks)

臨鍵鎖，是記錄鎖與間隙鎖的組合，它的封鎖范圍，既包含索引記錄，又包含索引區間。

默認情況下，innodb使用next-key locks來鎖定記錄。但當查詢的索引含有唯一屬性的時候，Next-Key Lock 會進行優化，將其降級為Record Lock，即僅鎖住索引本身，不是范圍。

舉個例子，依然是如上的表lock_example，但是id降級為普通索引(key)，也就是說即使這里聲明了要加鎖(for update)，而且命中的是索引，但是因為索引在這里沒有UK約束，所以innodb會使用next-key locks，數據庫隔離級別RR：

事務A執行如下語句，未提交：

select * from lock_example where id = 20 for update;

事務B開始，執行如下語句，會阻塞：

insert into lock_example values('zhang',15);

如上的例子，事務A執行查詢語句之后，默認給id=20這條記錄加上了next-key lock，所以事務B插入10(包括)到30(不包括)之間的記錄都會阻塞。臨鍵鎖的主要目的，也是為了避免幻讀(Phantom Read)。如果把事務的隔離級別降級為RC，臨鍵鎖則也會失效。

6. 插入意向鎖(Insert Intention Locks)

對已有數據行的修改與刪除，必須加強互斥鎖(X鎖)，那么對于數據的插入，是否還需要加這么強的鎖，來實施互斥呢？插入意向鎖，孕育而生。

插入意向鎖，是間隙鎖(Gap Locks)的一種（所以，也是實施在索引上的），它是專門針對insert操作的。多個事務，在同一個索引，同一個范圍區間插入記錄時，如果插入的位置不沖突，不會阻塞彼此。

Insert Intention Lock signals the intent to insert in such a way that multiple transactions inserting into the same index gap need not wait for each other if they are not inserting at the same position within the gap.

舉個例子(表依然是如上的例子lock_example，數據依然是如上)，事務A先執行，在10與20兩條記錄中插入了一行，還未提交：

insert into t values(11, xxx);

事務B后執行，也在10與20兩條記錄中插入了一行：

insert into t values(12, ooo);

因為是插入操作，雖然是插入同一個區間，但是插入的記錄并不沖突，所以使用的是插入意向鎖，此處A事務并不會阻塞B事務。

7. 自增鎖(Auto-inc Locks)

自增鎖是一種特殊的表級別鎖（table-level lock），專門針對事務插入AUTO_INCREMENT類型的列。最簡單的情況，如果一個事務正在往表中插入記錄，所有其他事務的插入必須等待，以便第一個事務插入的行，是連續的主鍵值。

AUTO-INC lock is a special table-level lock taken by transactions inserting into tables with AUTO_INCREMENT columns. In the simplest case, if one transaction is inserting values into the table, any other transactions must wait to do their own inserts into that table, so that rows inserted by the first transaction receive consecutive primary key values.

舉個例子(表依然是如上的例子lock_example)，但是id為AUTO_INCREMENT，數據庫表中數據為：