MySQL InnoDB 鎖

時間  2019-11-18
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MySQL InnoDB 快照讀在RR和RC下有何差別

數據準備：

/*
SQLyog Ultimate v12.09 (64 bit)
MySQL - 5.6.17 : Database - test
*********************************************************************
*/


/*!40101 SET NAMES utf8 */;

/*!40101 SET SQL_MODE=''*/;

/*!40014 SET @OLD_UNIQUE_CHECKS=@@UNIQUE_CHECKS, UNIQUE_CHECKS=0 */;
/*!40014 SET @OLD_FOREIGN_KEY_CHECKS=@@FOREIGN_KEY_CHECKS, FOREIGN_KEY_CHECKS=0 */;
/*!40101 SET @OLD_SQL_MODE=@@SQL_MODE, SQL_MODE='NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO' */;
/*!40111 SET @OLD_SQL_NOTES=@@SQL_NOTES, SQL_NOTES=0 */;
CREATE DATABASE /*!32312 IF NOT EXISTS*/`test` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET utf8 */;

USE `test`;

/*Table structure for table `t2` */

DROP TABLE IF EXISTS `t2`;

CREATE TABLE `t2` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `name` varchar(255) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `t2` */

insert  into `t2`(`id`,`name`) values (1,'1'),(4,'4'),(7,'7'),(10,'10');

/*Table structure for table `teacher` */

DROP TABLE IF EXISTS `teacher`;

CREATE TABLE `teacher` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(32) NOT NULL,
  `age` int(11) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

/*Data for the table `teacher` */

insert  into `teacher`(`id`,`name`,`age`) values (1,'seven11124',18),(2,'qingshan',18);

/*Table structure for table `user_account` */

DROP TABLE IF EXISTS `user_account`;

CREATE TABLE `user_account` (
  `id` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
  `balance` int(11) NOT NULL,
  `lastUpdate` datetime NOT NULL,
  `userID` int(11) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

/*Data for the table `user_account` */

insert  into `user_account`(`id`,`balance`,`lastUpdate`,`userID`) values (1,3200,'2018-12-06 13:27:57',1),(2,50,'2018-12-06 13:28:08',2),(3,1000,'2018-12-06 13:28:22',3);

/*Table structure for table `users` */

DROP TABLE IF EXISTS `users`;

CREATE TABLE `users` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(32) NOT NULL,
  `age` int(11) NOT NULL,
  `phoneNum` varchar(32) NOT NULL,
  `lastUpdate` datetime NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `idx_eq_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=21 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

/*Data for the table `users` */

insert  into `users`(`id`,`name`,`age`,`phoneNum`,`lastUpdate`) values (1,'seven',26,'13666666666','2018-12-07 19:22:51'),(2,'qingshan',19,'13777777777','2018-12-08 21:01:12'),(3,'james',20,'13888888888','2018-12-08 20:59:39'),(4,'tom',99,'13444444444','2018-12-06 20:34:10'),(6,'jack',91,'13444444544','2018-12-06 20:35:07'),(11,'jack1',33,'13441444544','2018-12-06 20:36:19'),(15,'tom2',30,'1344444444','2018-12-08 15:08:24'),(19,'iiii',30,'1344444444','2018-12-08 21:21:47');

/*!40101 SET SQL_MODE=@OLD_SQL_MODE */;
/*!40014 SET FOREIGN_KEY_CHECKS=@OLD_FOREIGN_KEY_CHECKS */;
/*!40014 SET UNIQUE_CHECKS=@OLD_UNIQUE_CHECKS */;
/*!40111 SET SQL_NOTES=@OLD_SQL_NOTES */;

在運行下面的演示案例以前，先把表和數據準備好。

理解表鎖和行鎖

鎖是用於管理不一樣事務對共享資源的併發訪問。

表鎖與行鎖的區別：

  • 鎖定粒度：表鎖 > 行鎖
  • 加鎖效率：表鎖 > 行鎖
  • 衝突機率：表鎖 > 行鎖
  • 併發性能：表鎖 < 行鎖

InnoDB 存儲引擎支持行鎖和表鎖（另類的行鎖），InnoDB 的表鎖是經過對全部行加行鎖實現的。

鎖的類型

  • 共享鎖（行鎖）：Shared Locks
  • 排他鎖（行鎖）：Exclusive Locks
  • 意向鎖共享鎖（表鎖）：Intention Shared Locks
  • 意向鎖排它鎖（表鎖）：Intention Exclusive Locks
  • 自增鎖：AUTO-INC Locks

行鎖的算法

  • 記錄鎖：Record Locks
  • 間隙鎖：Gap Locks
  • 臨鍵鎖：Next-key Locks

官網文檔：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-locking.html

共享鎖（Shared Locks）

定義

共享鎖：又稱爲讀鎖，簡稱 S 鎖，顧名思義，共享鎖就是多個事務對於同一數據能夠共享一把鎖，都能訪問到數據，可是隻能讀不能修改。

經過以下代碼，加鎖和釋放鎖：

-- 加鎖
select * from users WHERE id=1 LOCK IN SHARE MODE;

-- 釋放鎖：提交事務 or 回滾事務
commit;
rollback;

演示案例

-- 共享鎖
-- 事務A執行
BEGIN;

SELECT * FROM users WHERE id=1 LOCK IN SHARE MODE;

ROLLBACK;
COMMIT;

-- 事務B執行
SELECT * FROM users WHERE id=1;

UPDATE users SET age=19 WHERE id=1;
  • 事務A手動開啓事務，執行語句獲取共享鎖，注意這裏沒有提交事務
  • 事務B分別執行 SELECT 和 UPDATE 語句，查看執行效果

 

 

結論：UPDATE 語句被鎖住了，不能執行。在事務A得到共享鎖的狀況下，事務B能夠執行查詢操做，可是不能執行更新操做。

排他鎖（Exclusive Locks）

定義

排它鎖：又稱爲寫鎖，簡稱 X 鎖，排他鎖不能與其餘鎖並存，如一個事務獲取了一個數據行的排他鎖，其餘事務就不能再獲取該行的鎖（共享鎖、排他鎖），只有該獲取了排他鎖的事務是能夠對數據行進行讀取和修改。（其餘事務要讀取數據可來自於快照）

經過以下代碼，加鎖和釋放鎖：

-- 加鎖
-- delete / update / insert 默認加上X鎖
-- SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE
-- 釋放鎖：提交事務 or 回滾事務
commit;
rollback;

演示案例

-- 排它鎖
-- 事務A執行
BEGIN;

UPDATE users SET age=23 WHERE id=1;

COMMIT;
ROLLBACK;

-- 事務B執行
SELECT * FROM users WHERE id=1 LOCK IN SHARE MODE;
SELECT * FROM users WHERE id=1 FOR UPDATE;
-- SELECT 能夠執行，數據來自於快照
SELECT * FROM users WHERE id=1;
  • 事務A手動開啓事務，執行 UPDATE 語句，獲取排它鎖，注意這裏沒有提交事務
  • 事務B分別執行三條語句，查看執行效果

 

結論：事務B的第一條 SQL 和第二條 SQL 語句都不能執行，都已經被鎖住了，第三條 SQL 能夠執行，數據來自於快照，關於這點後面會講到。

行鎖到底鎖了什麼

InnoDB 的行鎖是經過給索引上的索引項加鎖來實現的。

只有經過索引條件進行數據檢索，InnoDB 才使用行級鎖，不然，InnoDB 將使用表鎖（鎖住索引的全部記錄）

經過普通索引進行數據檢索，好比經過下面例子中 UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE `name`='seven';該 SQL 會在 name 字段的惟一索引上面加一把行鎖，同時會在該惟一索引對應的主鍵索引上面也會加上一把行鎖，總共會加兩把行鎖。

演示案例

演示以前，先看一下 users 表的結構和數據內容。

 

 

 

 

-- 案例1
-- 事務A執行
BEGIN;

UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE phoneNum='13666666666';

ROLLBACK;

-- 事務B執行
UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=2;
UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1;

-- 案例2
-- 事務A執行
BEGIN;

UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1;

ROLLBACK;

-- 事務B執行
UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=2;
UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1;

-- 案例3
-- 事務A執行
BEGIN;

UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE `name`='seven';

ROLLBACK;

-- 事務B執行
UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE `name`='seven';
UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1;
UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE `name`='qingshan';
UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=2;

注意：這裏演示的案例都是在事務A沒有提交以前，執行事務B的語句。

案例1執行結果以下圖所示：

案例2執行結果以下圖所示：

 

 

案例3執行結果以下圖所示：

 

 

意向共享鎖（Intention Shared Locks）& 意向排它鎖（Intention Exclusive Locks）

意向共享鎖（IS）

表示事務準備給數據行加入共享鎖，即一個數據行加共享鎖前必須先取得該表的 IS 鎖，意向共享鎖之間是能夠相互兼容的。

意向排它鎖（IX）

表示事務準備給數據行加入排他鎖，即一個數據行加排他鎖前必須先取得該表的 IX 鎖，意向排它鎖之間是能夠相互兼容的

意向鎖（IS 、IX）是 InnoDB 數據操做以前自動加的，不須要用戶干預。

意義：當事務想去進行鎖表時，能夠先判斷意向鎖是否存在，存在時則可快速返回該表不能啓用表鎖。

演示案例

-- IS鎖的意義
-- 事務A執行
BEGIN;

UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1;

ROLLBACK;

-- 事務B執行
-- 由於沒有經過索引條件進行數據檢索，因此這裏加的是表鎖
UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE phoneNum='13777777777';

 

 

結論：事務B的 SQL 由於沒有經過索引條件進行數據檢索，因此這裏加的是表鎖，在對錶加鎖以前會查看該表是否已經存在了意向鎖，由於事務A已經得到了該表的意向鎖了，因此事務B不須要判斷每一行數據是否已經加鎖，能夠快速經過意向鎖阻塞當前 SQL 的更新操做。

自增鎖（AUTO-INC Locks）

定義

針對自增列自增加的一個特殊的表級別鎖。

經過以下命令查看自增鎖的默認等級：

SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_autoinc_lock_mode';

默認取值1，表明連續，事務未提交 ID 永久丟失。

演示案例

-- 事務A執行
BEGIN;
INSERT INTO users(NAME , age ,phoneNum ,lastUpdate ) VALUES ('tom2',30,'1344444444',NOW());
ROLLBACK;

BEGIN;
INSERT INTO users(NAME , age ,phoneNum ,lastUpdate ) VALUES ('xxx',30,'13444444444',NOW());
ROLLBACK;

-- 事務B執行
INSERT INTO users(NAME , age ,phoneNum ,lastUpdate ) VALUES ('yyy',30,'13444444444',NOW());

事務A執行完後，在執行事務B的語句，發現插入的 ID 數據再也不連續，由於事務A獲取的 ID 數據在 ROLLBACK 以後被丟棄了。

臨鍵鎖（Next-Key Locks）

定義

當 SQL 執行按照索引進行數據的檢索時，查詢條件爲範圍查找（between and、<、>等）並有數據命中，則此時 SQL 語句加上的鎖爲 Next-key locks，鎖住索引的記錄 + 區間（左開右閉）。

演示案例

演示以前，先看一下 t2 表的結構和數據內容。

 

 

 

 

臨鍵鎖（Next-key Locks）：InnoDB 默認的行鎖算法。

 

 

t2 表中的數據行有4條數據：1,4,7,10，InnoDB 引擎會將表中的數據劃分爲：(-∞, 1] (1, 4] (4, 7] (7, 10] (10, +∞)，執行以下 SQL 語句：

-- 臨鍵鎖
-- 事務A執行
BEGIN;

SELECT * FROM t2 WHERE id>5 AND id<9 FOR UPDATE;

ROLLBACK

-- 事務B執行
BEGIN;

SELECT * FROM t2 WHERE id=4 FOR UPDATE; -- 能夠執行
SELECT * FROM t2 WHERE id=7 FOR UPDATE; -- 鎖住
SELECT * FROM t2 WHERE id=10 FOR UPDATE; -- 鎖住
INSERT INTO `t2` (`id`, `name`) VALUES (9, '9'); -- 鎖住

 

 

SELECT * FROM t2 WHERE id>5 AND id<9 FOR UPDATE; 這條查詢語句命中了7這條數據，它會鎖住 (4, 7] 這個區間，同時還會鎖住下一個區間 (7, 10]。

爲何 InnoDB 選擇臨鍵鎖做爲行鎖的默認算法？

防止幻讀。當咱們把下一個區間也鎖住的時候，這個時候咱們要新增數據，就會被鎖住，這樣就能夠防止幻讀。

間隙鎖（Gap Locks）

定義

當 SQL 執行按照索引進行數據的檢索時，查詢條件的數據不存在，這時 SQL 語句加上的鎖即爲 Gap locks，鎖住數據不存在的區間（左開右開）

Gap 只在 RR 事務隔離級別存在。由於幻讀問題是在 RR 事務經過臨鍵鎖和 MVCC 解決的，而臨鍵鎖=間隙鎖+記錄鎖，因此間隙鎖只在 RR 事務隔離級別存在。

演示案例

 

 

-- 間隙鎖
-- 事務A執行
BEGIN;

SELECT * FROM t2 WHERE id>4 AND id <6 FOR UPDATE;
-- 或者
SELECT * FROM t2 WHERE id=6 FOR UPDATE;

ROLLBACK;

-- 事務B執行
INSERT INTO `t2` (`id`, `name`) VALUES (5, '5');
INSERT INTO `t2` (`id`, `name`) VALUES (6, '6');

 

 

 SELECT * FROM t2 WHERE id>4 AND id <6 FOR UPDATE; 這條查詢語句不能命中數據，它會鎖住 (4, 7] 這個區間。

記錄鎖（Record Locks）

定義

當 SQL 執行按照惟一性（Primary key、Unique key）索引進行數據的檢索時，查詢條件等值匹配且查詢的數據是存在，這時 SQL 語句加上的鎖即爲記錄鎖 Record Locks，鎖住具體的索引項。

演示案例

 

 

-- 記錄鎖
-- 事務A執行
BEGIN;

SELECT * FROM t2 WHERE id=4 FOR UPDATE;

ROLLBACK;


-- 事務B執行
SELECT * FROM t2 WHERE id=7 FOR UPDATE;
SELECT * FROM t2 WHERE id=4 FOR UPDATE;

 

 

事務A執行 SELECT * FROM t2 WHERE id=4 FOR UPDATE; 把 id=4 的數據行鎖住。

當 SQL 執行按照普通索引進行數據的檢索時，查詢條件等值匹配且查詢的數據是存在，這時 SQL 語句鎖住數據存在區間（左開右開）

利用鎖解決事務併發帶來的問題

InnoDB 真正處理事務併發帶來的問題不只僅是依賴鎖，還有其餘的機制，下篇文章會講到，因此這裏只是演示利用鎖是如何解決事務併發帶來的問題，並非 InnoDB 真實的處理方式。

利用鎖怎麼解決髒讀

 

 

在事務B的更新語句上面加上一把 X 鎖，這樣就能夠有效的解決髒讀問題。

利用鎖怎麼解決不可重複讀

 

 

在事務A的查詢語句上面加上一把 S 鎖，事務B的更新操做將會被阻塞，這樣就能夠有效的解決不可重複讀的問題。

利用鎖怎麼解決幻讀

 

 

在事務A的查詢語句上面加上一把 Next-key 鎖，經過臨鍵鎖的定義，能夠知道這個時候，事務A會把 (-∞,+∞) 的區間數據都鎖住，事務B的新增操做將會被阻塞，這樣就能夠有效的解決幻讀的問題。

死鎖

死鎖的介紹

  • 多個併發事務（2個或者以上）；
  • 每一個事務都持有鎖（或者是已經在等待鎖）;
  • 每一個事務都須要再繼續持有鎖；
  • 事務之間產生加鎖的循環等待，造成死鎖。

演示案例

-- 事務A執行
BEGIN;

UPDATE users SET lastUpdate = NOW() WHERE id =1;

UPDATE t2 SET `name`='test' WHERE id =1;

ROLLBACK;

-- 事務B執行
BEGIN;

UPDATE t2 SET `name`='test' WHERE id =1;

UPDATE users SET lastUpdate = NOW() WHERE id =1;

ROLLBACK;

 

事務A和事務B按照上面的執行步驟，最後由於存在相互等待的狀況，因此 MySQL 判斷出現死鎖了。

死鎖的避免

  • 相似的業務邏輯以固定的順序訪問表和行。
  • 大事務拆小。大事務更傾向於死鎖，若是業務容許，將大事務拆小。
  • 在同一個事務中，儘量作到一次鎖定所須要的全部資源，減小死鎖機率。
  • 下降隔離級別，若是業務容許，將隔離級別調低也是較好的選擇
  • 爲表添加合理的索引。能夠看到若是不走索引將會爲表的每一行記錄添加上鎖（或者說是表鎖）
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