MySQL锁详解

五.锁

5.1 概述

        锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算资源CPU、 RAM、I/O的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

MySQL中锁的分类：

1.按照锁的使用方式分类：

共享锁、排它锁

2.按照锁的粒度分：

全局锁：锁定数据库中的所有表。

表级锁：每次操作锁住整张表。

行级锁：每次操作锁住对应的行数据。

3.从思想层面上分：

悲观锁、乐观锁

5.2 共享锁&排他锁

5.2.1 共享锁

共享锁，Share lock，也叫读锁。它是指当对象被锁定时，允许其它事务读取该对象，也允许其它事务从该对象上再次获取共享锁，但不能对该对象进行写入。 加锁方式是：

# 方式1
select ... lock in share mode;
# 方式2
select ... for share;

如果事务T1 在某对象持有共享(S)锁，则事务T2 需要再次获取该对象的锁时，会出现下面两种情况： - 如果T2 获取该对象的共享(S)锁，则可以立即获取锁； - 如果T2 获取该对象的排他(X)锁，则无法获取锁；

例子：

为了更好的理解上述两种情况，可以参照下面的执行顺序流和实例图

给user表加共享锁

给user表id=3的行加共享锁

通过上述两个实例可以看出： - 当共享锁加在user表上，则其它事务可以再次获取user表的共享锁，其它事务再次获取user表的排他锁失败，操作被堵塞； - 当共享锁加在user表id=3的行上，则其它事务可以再次获取user表id=3行上的共享锁，其它事务再次获取user表id=3行上的排他锁失败，操作被堵塞，但是事务可以再次获取user表id!=3行上的排他锁；

5.2.2 排它锁

排它锁，Exclusive Lock，也叫写锁或者独占锁，主要是防止其它事务和当前加锁事务锁定同一对象。同一对象主要有两层含义： - 当排他锁加在表上，则其它事务无法对该表进行insert,update,delete,alter,drop等更新操作； - 当排他锁加在表的行上，则其它事务无法对该行进行insert,update,delete,alter,drop等更新操作；

排它锁加锁方式为：

select ... for update;

例子：

为了更好的说明排他锁，可以参照下面的执行顺序流和实例图：

给user表对象加排他锁

给user表id=3的行对象加排他锁

5.3 全局锁

5.3.1 介绍

        全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。 其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，在进行逻辑备份的过程中，通过加全局锁，数据库中的数据就不会发生变化，这样就保证了数据的一致性和完整性。。

5.3.2 语法

1.加全局锁

flush tables with read lock ;

2.数据备份

mysqldump -uroot –p1234 itcast > itcast.sql

3.释放锁

unlock tables ;

5.3.3 特点

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：

1.如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。

2.如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志（binlog），会导 致主从延迟。

注意：在InnoDB引擎中，我们也可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据备份。

mysqldump --single-transaction -uroot –p123456 itcast > itcast.sql

5.4 表级锁

5.4.1 介绍

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM、 InnoDB、BDB等存储引擎中。

对于表级锁，主要分为以下三类：表锁、元数据锁（meta data lock，MDL）、意向锁

5.4.2 表锁

1.什么是表锁

        表锁就是对整张表加锁，包含读锁和写锁，由MySQL Server实现，表锁需要显示加锁或释放锁，具体指令如下：

# 给表加写锁
lock tables tablename write;
 
# 给表加读锁
lock tables tablename read;
 
# 释放锁
unlock tables;

2.表锁的特点

A.读锁

        代表当前表为只读状态，读锁是一种共享锁。需要注意的是，读锁除了会限制其它线程的操作外，也会限制加锁线程的行为，具体限制如下： 1. 加锁线程只能对当前表进行读操作，不能对当前表进行更新操作，不能对其它表进行所有操作； 2. 其它线程只能对当前表进行读操作，不能对当前表进行更新操作，可以对其它表进行所有操作；

例子

B.写锁 

写锁：写锁是一种独占锁，需要注意的是，写锁除了会限制其它线程的操作外，也会限制加锁线程的行为，具体限制如下： 1. 加锁线程对当前表能进行所有操作，不能对其它表进行任何操作； 2. 其它线程不能对当前表进行任何操作，可以对其它表进行任何操作

3.结论: 读锁不会阻塞其他客户端的读，但是会阻塞写。写锁既会阻塞其他客户端的读，又会阻塞其他客户端的写。 并且加读锁和写锁的线程不能再对其它表做任何操作

5.4.3 元数据锁

1.什么是元数据锁

元数据锁：metadata lock，简称MDL，它是在MySQL 5.5版本引进的。元数据锁不用像表锁那样显式的加锁和释放锁，而是在访问表时被自动加上，以保证读写的正确性。加锁和释放锁规则如下：

• MDL读锁之间不互斥，也就是说，允许多个线程同时对加了 MDL读锁的表进行CRUD(增删改查)操作；
• MDL写锁，它和读锁、写锁都是互斥的，目的是用来保证变更表结构操作的安全性。也就是说，当对表结构进行变更时，会被默认加 MDL写锁，因此，如果有两个线程要同时给一个表加字段，其中一个要等另一个执行完才能开始执行。
• MDL读写锁是在事务commit之后才会被释放；

2.例子

为了更好的说明 MDL读锁规则，可以参照下面的顺序执行流和实例图：

为了更好的说明 MDL写锁规则，可以参照下面的顺序执行流和实例图：

5.4.4 意向锁

1.介绍

为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。

有了意向锁之后：

客户端一：在执行DML操作时，会对涉及的行加行锁，同时也会对该表加上意向锁。

其他客户端：在对这张表加表锁的时候，会根据该表上所加的意向锁来判定是否可以成功加表锁，而不用逐行判断表中每行是否有行锁。

2.分类

意向共享锁(IS): 由语句select ... lock in share mode添加 。 与 表锁共享锁 (read)兼容，与表锁排他锁(write)互斥。

意向排他锁(IX): 由insert、update、delete、select...for update添加 。与表锁共享锁(read)及排他锁(write)都互斥，意向锁之间不会互斥。

3.注意

一旦事务提交了，意向共享锁、意向排他锁，都会自动释放。

可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from
performance_schema.data_locks;

5.4.5 锁的兼容性

下面的图表总结了表级锁类型的兼容性

5.5 行级锁

5.5.1 介绍

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。并不是所有的引擎都支持行锁，比如，InnoDB引擎支持行锁而 MyISAM引擎不支持。

InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的 锁。对于行级锁，主要分为以下三类：

行锁（Record Lock）：锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete。在 RC、RR隔离级别下都支持。

间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事 务在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。 

临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap。 在RR隔离级别下支持。 

5.5.2 行锁

1.介绍

InnoDB实现了以下两种类型的行锁：

共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排它锁。

排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他 锁。

两种行锁的兼容情况如下:

常见的SQL语句，在执行时，所加的行锁如下：

5.5.3 间隙锁&临键锁

默认情况下，InnoDB在 REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用 临键锁（next-key ）进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

索引上的等值查询(唯一索引)，给不存在的记录加锁时, 优化为间隙锁 。

索引上的等值查询(非唯一普通索引)，向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 退化为间隙锁。

索引上的范围查询(唯一索引)--会访问到不满足条件的第一个值为止。

注意：间隙锁唯一目的是防止其他事务插入间隙。间隙锁可以共存，一个事务采用的间隙锁不会 阻止另一个事务在同一间隙上采用间隙锁。

5.5.4 示例

A. 索引上的等值查询(唯一索引)，给不存在的记录加锁时, 优化为间隙锁 。

B. 索引上的等值查询(非唯一普通索引)，向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 退化为间隙锁。 

介绍分析一下：我们知道InnoDB的B+树索引，叶子节点是有序的双向链表。 假如，我们要根据这个二级索引查询值为18的数据，并加上共享锁，我们是只锁定18这一行就可以了吗？ 并不是，因为是非唯一索引，这个结构中可能有多个18的存在，所以，在加锁时会继续往后找，找到一个不满足条件的值（当前案例中也 就是29）。此时会对18加临键锁，并对29之前的间隙加锁。

C.索引上的范围查询(唯一索引)--会访问到不满足条件的第一个值为止。 

查询的条件为id>=19，并添加共享锁。 此时我们可以根据数据库表中现有的数据，将数据分为三个部 分：

[19]

(19,25]

(25,+∞] 

所以数据库数据在加锁是，就是将19加了行锁，25的临键锁（包含25及25之前的间隙），正无穷的临键锁(正无穷及之前的间隙)。

5.6 乐观锁&悲观锁

在MySQL中，无论是悲观锁还是乐观锁，都是人们对概念的一种思想抽象，它们本身还是利用 MySQL提供的锁机制来实现的。其实，除了在MySQL数据，像 Java语言里面也有乐观锁和悲观锁的概念。

• 悲观锁，可以理解成：在对任意记录进行修改前，先尝试为该记录加上排他锁(exclusive locking)，采用的是先获取锁再操作数据的策略，可能会产生死锁；
• 乐观锁，是相对悲观锁而言，一般不会利用数据库的锁机制，而是采用类似版本号比较之类的操作，因此乐观锁不会产生死锁的问题；

5.7 死锁和死锁检测

当并发系统中不同线程出现循环资源依赖，涉及的线程都在等待别的线程释放资源时，就会导致这几个线程都进入无限等待的状态，称为死锁。可以通过下面的指令查看死锁

show engine innodb status\G

当出现死锁以后，有两种策略：

• 一种策略是，直接进入等待，直到超时。这个超时时间可以通过参数 innodb_lock_wait_timeout 来设置，InnoDB 中 innodb_lock_wait_timeout 的默认值是 50s。
• 另一种策略是，发起死锁检测，发现死锁后，主动回滚死锁链条中的某一个事务，让其它事务得以继续执行。将参数 innodb_deadlock_detect 设置为 on，表示开启死锁检测。