MySQL之InnoDB中锁的情况分析

mysql> select @@version;
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| @@version |
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| 5.7.21    |
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1 row in set (0.01 sec)

一，锁的基本介绍

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）；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。

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。

行级锁类型：

Record Lock(记录锁)：当个记录的锁（锁住单条记录）

记录锁只会锁住索引的记录，如果InnoDB存储表在建立的时候没有任何索引，那么这个锁会使用隐式的主键来进行锁定，如下图

Gap Lock(间隙锁)：锁定一个范围，不包括记录本身(只锁数据前面的GAP)

如下图为的锁就是GAP锁，就是不允许其他事务在索引列8之前的间隙插入新的记录，也就是(3 , 8)这个区间。gap锁 的作用仅仅是为了防止插入幻影记录的而已

Next-Key Lock(临键锁)：同时锁住记录和记录前面的GAP，也就是Next-Key Lock = Record Lock + Gap Lock。

二，锁的分类

共享锁 Share Locks (简称S锁，属于行锁)

排它锁 Exclusive Locks (简称X锁，属于行锁)

意向共享锁 Intention Share Locks (简称IS锁，属于表锁)

意向排它锁 Intention Exclusive Locks (简称IX锁，属于表锁)

自增锁 AUTO-INC Locks(属于表锁)

下面具体介绍下每种类型的锁，我们先建一张innodb的表，sql如下

create table tab_with_index(id int,name varchar(10)) engine=innodb;
alter table tab_with_index add index id(id);
insert into tab_with_index values(1,'1'),(2,'2'),(3,'3'),(4,'4');

共享锁

共享锁就是多个事务对于同一个数据可以共享一把锁，都能访问数据库，但是只能读不能修改；

事务A：

select * from tab_with_index lock in share mode;

事务B：

select * from tab_with_index where id =1; // 可以查询数据

update tab_with_index set name = 'aa' where id = 1 ;

注意：这里的修改语句会堵塞住，直到事务A提交之后才能操作成功。

排它锁

排它锁不能与其他锁并存，如一个事务获取了一个数据行的排它锁，其他事务就不能在获取该行的锁，只有当前获取排它锁的事务可以对数据进行修改。（delete，update，create默认是排它锁）

事务A：

select * from tab_with_index where id =1 for update;

事务B：

select * from tab_with_index where id =1; //可以获取结果

select * from tab_with_index where id =1 for update; // 堵塞

select * from tab_with_index where id = 1 lock for share mode; // 堵塞

注意：事务B两个sql都会堵塞住,也就是获取不到共享锁也获取不到排它锁，直到事务A提交之后才能操作成功。

意向共享锁和意向排它锁

意向共享锁：表示事务准备给数据行加入共享锁，也就是说一个数据行在加共享锁之前必须先获取该表的IS锁。

意向排它锁：表示事务准备给数据行加入排它锁，也就是说一个数据行加排它锁之前必须先获取该表的IX锁。

IS锁和IX锁是表级锁，他们的提出仅仅为了在之后加表级别的S锁和X锁时可以快速判断表中的记录是否被上锁，以避免用遍历的方式来查看表中有没有上锁的记录，也就是说其实IS锁和IX锁是兼容的，IX锁和IX锁是兼容的。 《MySQL是怎样运行的》

自增锁

针对自增列自增长的一个特殊的表级别锁。

show variables like 'innodb_autoinc_lock_mode'; 
-- 默认值1，代表连续，事务未提交则ID永久丢失

三，InnoDB锁

1、事务及其ACID属性

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，事务具有4属性，通常称为事务的ACID属性。

原子性（Actomicity）：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全都执行，要么全都不执行。 一致性（Consistent）：在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。 隔离性（Isolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。 持久性（Durable）：事务完成之后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。

2、并发事务带来的问题

相对于串行处理来说，并发事务处理能大大增加数据库资源的利用率，提高数据库系统的事务吞吐量，从而可以支持更多用户的并发操作，但与此同时，会带来一下问题：

脏读： 一个事务正在对一条记录做修改，在这个事务并提交前，这条记录的数据就处于不一致状态；这时，另一个事务也来读取同一条记录，如果不加控制，第二个事务读取了这些“脏”的数据，并据此做进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象地叫做“脏读”

不可重复读：一个事务在读取某些数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了！这种现象叫做“不可重复读”。

幻读： 一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据，这种现象就称为“幻读”

上述出现的问题都是数据库读一致性的问题，可以通过事务的隔离机制来进行保证。

数据库的事务隔离越严格，并发副作用就越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离本质上就是使事务在一定程度上串行化，需要根据具体的业务需求来决定使用哪种隔离级别

可以通过检查InnoDB_row_lock状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况：

mysql> show status like 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+-------+
| Variable_name                 | Value |
+-------------------------------+-------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0     |
| Innodb_row_lock_time          | 18702 |
| Innodb_row_lock_time_avg      | 18702 |
| Innodb_row_lock_time_max      | 18702 |
| Innodb_row_lock_waits         | 1     |
+-------------------------------+-------+
--如果发现锁争用比较严重，如InnoDB_row_lock_waits和InnoDB_row_lock_time_avg的值比较高

3、InnoDB的行锁模式及加锁方法

共享锁（S） ：又称读锁(lock in share mode)。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他锁。若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其他事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这保证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。  排他锁（X） ：又称写锁(for update)。允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同的数据集共享读锁和排他写锁。若事务T对数据对象A加上X锁，事务T可以读A也可以修改A，其他事务不能再对A加任何锁，直到T释放A上的锁。

mysql InnoDB引擎默认的修改数据语句：update,delete,insert都会自动给涉及到的数据加上排他锁，select语句默认不会加任何锁类型，如果加排他锁可以使用select …for update语句，加共享锁可以使用select … lock in share mode语句。所以加过排他锁的数据行在其他事务中是不能修改数据的，也不能通过for update和lock in share mode锁的方式查询数据，但可以直接通过select …from…查询数据，因为普通查询没有任何锁机制。

4、InnoDB行锁实现方式

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！

1、在不通过索引条件查询的时候，innodb使用的是表锁而不是行锁

create table tab_no_index(id int,name varchar(10)) engine=innodb;
insert into tab_no_index values(1,'1'),(2,'2'),(3,'3'),(4,'4');

session1只给一行加了排他锁，但是session2在请求其他行的排他锁的时候，会出现锁等待。原因是在没有索引的情况下，innodb只能使用表锁。

2、创建带索引的表进行条件查询，innodb使用的是行锁

create table tab_with_index(id int,name varchar(10)) engine=innodb;
alter table tab_with_index add index id(id);
insert into tab_with_index values(1,'1'),(2,'2'),(3,'3'),(4,'4');

3、由于mysql的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁，所以虽然是访问不同行的记录，但是依然无法访问到具体的数据（这里是表锁）

alter table tab_with_index drop index id;
insert into tab_with_index  values(1,'4');