一张图让你彻底搞懂 MySQL 的锁机制

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发布于 2020-05-14

" 锁在 MySQL 中是非常重要的一部分，锁对 MySQL 的数据访问并发有着举足轻重的影响。锁涉及到的知识篇幅也很多，所以要啃完并消化到自己的肚子里，是需要静下心好好反反复复几遍地细细品味。本文是对锁的一个大概的整理，一些相关深入的细节，还是需要找到相关书籍来继续夯实。"

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### 锁的认识
#### 1.1 锁的解释
计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。
#### 1.2 锁的重要性
在数据库中，除传统计算资源（CPU、RAM、I\O等）的争抢，数据也是一种供多用户共享的资源。
如何保证数据并发访问的一致性，有效性，是所有数据库必须要解决的问题。
锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素，因此锁对数据库尤其重要。
#### 1.3 锁的缺点
加锁是消耗资源的，锁的各种操作，包括获得锁、检测锁是否已解除、释放锁等 ，都会增加系统的开销。

#### 1.4 简单的例子
现如今网购已经特别普遍了，比如淘宝双十一活动，当天的人流量是千万及亿级别的，但商家的库存是有限的。
系统为了保证商家的商品库存不发生超卖现象，会对商品的库存进行锁控制。当有用户正在下单某款商品最后一件时，
系统会立马对该件商品进行锁定，防止其他用户也重复下单，直到支付动作完成才会释放（支付成功则立即减库存售罄，支付失败则立即释放）。

### 锁的类型
#### 2.1 表锁
**种类**

读锁（read lock），也叫共享锁（shared lock）
针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响（select）

写锁（write lock），也叫排他锁（exclusive lock）
当前操作没完成之前，会阻塞其它读和写操作（update、insert、delete）

#### 存储引擎默认锁

**MyISAM**

**特点**
1. 对整张表加锁
2. 开销小
3. 加锁快
4. 无死锁
5. 锁粒度大，发生锁冲突概率大，并发性低

#### 结论
1. 读锁会阻塞写操作，不会阻塞读操作
2. 写锁会阻塞读和写操作

#### 建议
MyISAM的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主表的引擎，因为写锁以后，其它线程不能做任何操作，大量的更新使查询很难得到锁，从而造成永远阻塞。

#### 2.2 行锁
#### 种类
```
读锁（read lock），也叫共享锁（shared lock）
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
```
```
写锁（write lock），也叫排他锁（exclusive lock）
允许获得排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同数据集的共享锁和排他锁
```
```
意向共享锁（IS）
一个事务给一个数据行加共享锁时，必须先获得表的IS锁
```

```
意向排它锁（IX）
一个事务给一个数据行加排他锁时，必须先获得该表的IX锁
```

#### 存储引擎默认锁
**InnoDB**

**特点**

1. 对一行数据加锁
2. 开销大
3. 加锁慢
4. 会出现死锁
5. 锁粒度小，发生锁冲突概率最低，并发性高

##### 事务并发带来的问题

1. 更新丢失
解决：让事务变成串行操作，而不是并发的操作，即对每个事务开始---对读取记录加排他锁
2. 脏读
解决：隔离级别为Read uncommitted
3. 不可重读
解决：使用Next-Key Lock算法来避免
4. 幻读
解决：间隙锁（Gap Lock）

#### 2.3 页锁

开销、加锁时间和锁粒度介于表锁和行锁之间，会出现死锁，并发处理能力一般（此锁不做多介绍）

### 如何上锁？
#### 3.1 表锁
#### 隐式上锁（默认，自动加锁自动释放）
```
select //上读锁
```
```
insert、update、delete //上写锁
```

#### 显式上锁（手动）
```
lock table tableName read;//读锁
lock table tableName write;//写锁
```

#### 解锁（手动）
```
unlock tables;//所有锁表
```
| session01 | session02 |
| ------------ | ------------ |
| lock table teacher read;// 上读锁 | |
| select * from teacher; // 可以正常读取 | select * from teacher;// 可以正常读取 |
| update teacher set name = 3 where id =2;// 报错因被上读锁不能写操作	 | update teacher set name = 3 where id =2;// 被阻塞 |
| unlock tables;// 解锁 |   |
|   | update teacher set name = 3 where id =2;// 更新操作成功 |

| session01 | session02 |
| ------------ | ------------ |
| lock table teacher write;// 上写锁 |   |
| select * from teacher; // 可以正常读取 | select * from teacher;// 被阻塞 |
| update teacher set name = 3 where id =2;// 可以正常更新操作 | update teacher set name = 4 where id =2;// 被阻塞 |
| unlock tables;// 解锁 |   |
|   | select * from teacher;// 读取成功 |
|   | update teacher set name = 4 where id =2;// 更新操作成功 |

#### 3.2 行锁
#### 隐式上锁（默认，自动加锁自动释放）
```
select //不会上锁
```
```
insert、update、delete //上写锁
```

#### 显式上锁（手动）
```
select * from tableName lock in share mode;//读锁
select * from tableName for update;//写锁
```
#### 解锁（手动）
1. 提交事务（commit）
2. 回滚事务（rollback）
3. kill 阻塞进程

| session01 | session02 |
| --------- | --------- |
| begin; |  |
| select * from teacher where id = 2 lock in share mode;// 上读锁 |  |
|  | select * from teacher where id = 2;// 可以正常读取 |
| update teacher set name = 3 where id =2;// 可以更新操作 | update teacher set name = 5 where id =2;// 被阻塞 |
| commit; |  |
|  | update teacher set name = 5 where id =2;// 更新操作成功 |

| session01 | session02 |
| --------- | --------- |
| begin; |  |
| select * from teacher where id = 2 for update;// 上写锁 |  |
|  | select * from teacher where id = 2;// 可以正常读取 |
| update teacher set name = 3 where id =2;// 可以更新操作 | update teacher set name = 5 where id =2;// 被阻塞 |
| rollback; |  |
|  | update teacher set name = 5 where id =2;// 更新操作成功 |
```
为什么上了写锁，别的事务还可以读操作？
因为InnoDB有MVCC机制（多版本并发控制），可以使用快照读，而不会被阻塞。
```
#### 行锁的实现算法
#### 4.1 Record Lock 锁
```
单个行记录上的锁
Record Lock总是会去锁住索引记录，如果InnoDB存储引擎表建立的时候没有设置任何一个索引，这时InnoDB存储引擎会使用隐式的主键来进行锁定
```
#### 4.2 Gap Lock 锁
```
当我们用范围条件而不是相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引加锁，对于键值在条件范围内但并不存在的记录。

优点：解决了事务并发的幻读问题
不足：因为query执行过程中通过范围查找的话，他会锁定争个范围内所有的索引键值，即使这个键值并不存在。
间隙锁有一个致命的弱点，就是当锁定一个范围键值之后，即使某些不存在的键值也会被无辜的锁定，而造成锁定的时候无法插入锁定键值范围内任何数据。在某些场景下这可能会对性能造成很大的危害。
```
#### 4.3 Next-key Lock 锁
```
同时锁住数据+间隙锁
在Repeatable Read隔离级别下，Next-key Lock 算法是默认的行记录锁定算法。
```
#### 4.4 行锁的注意点
1. 只有通过索引条件检索数据时，InnoDB才会使用行级锁，否则会使用表级锁(索引失效，行锁变表锁)
2. 即使是访问不同行的记录，如果使用的是相同的索引键，会发生锁冲突
3. 如果数据表建有多个索引时，可以通过不同的索引锁定不同的行

#### 如何排查锁？
#### 5.1 表锁
#### 查看表锁情况
```
show open tables;
```
![](https://cdn.learnku.com/uploads/images/202001/05/32495/OkWCX1cp0n.png!large)

#### 表锁分析
```
show status like 'table%';
```
![](https://cdn.learnku.com/uploads/images/202001/05/32495/rjSqAnLQuf.png!large)

1. table_locks_waited
出现表级锁定争用而发生等待的次数（不能立即获取锁的次数，每等待一次值加1），此值高说明存在着较严重的表级锁争用情况
2. table_locks_immediate
产生表级锁定次数，不是可以立即获取锁的查询次数，每立即获取锁加1

#### 5.2 行锁
#### 行锁分析
```
show status like 'innodb_row_lock%';
```
![](https://cdn.learnku.com/uploads/images/202001/05/32495/pfWdgjFEfB.png!large)

1. innodb_row_lock_current_waits //当前正在等待锁定的数量
2. innodb_row_lock_time //从系统启动到现在锁定总时间长度
3. innodb_row_lock_time_avg //每次等待所花平均时间
4. innodb_row_lock_time_max //从系统启动到现在等待最长的一次所花时间
5. innodb_row_lock_waits //系统启动后到现在总共等待的次数

#### information_schema 库
1. innodb_lock_waits表
2. innodb_locks表
3. innodb_trx表
####优化建议
1. 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁
2. 合理设计索引，尽量缩小锁的范围
3. 尽可能较少检索条件，避免间隙锁
4. 尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度
5. 尽可能低级别事务隔离

### 死锁
#### 6.1 解释
指两个或者多个事务在同一资源上相互占用，并请求锁定对方占用的资源，从而导致恶性循环的现象
#### 6.2 产生的条件
1. 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
2. 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放
3. 不剥夺条件：进程已获得的资源，在没有使用完之前，不能强行剥夺
4. 循环等待条件：多个进程之间形成的一种互相循环等待的资源的关系

#### 6.1 解决
1. 查看死锁：show engine innodb status \G
2. 自动检测机制，超时自动回滚代价较小的事务（innodb_lock_wait_timeout 默认50s）
3. 人为解决，kill阻塞进程（show processlist）
4. wait for graph 等待图（主动检测）
#### 6.1 如何避免
1. 加锁顺序一致，尽可能一次性锁定所需的数据行
2. 尽量基于primary（主键）或unique key更新数据
3. 单次操作数据量不宜过多，涉及表尽量少
4. 减少表上索引，减少锁定资源
5. 尽量使用较低的隔离级别
6. 尽量使用相同条件访问数据，这样可以避免间隙锁对并发的插入影响
7. 精心设计索引，尽量使用索引访问数据
8. 借助相关工具：pt-deadlock-logger

![乐观锁与悲观锁](https://cdn.learnku.com/uploads/images/202001/05/32495/ZEw4DFkZI2.png!large "乐观锁与悲观锁")

#### 7.1 悲观锁
#### 解释
假定会发生并发冲突，屏蔽一切可能违反数据完整性的操作
#### 实现机制
表锁、行锁等
#### 实现层面
数据库本身
#### 适用场景
并发量大

#### 7.2 乐观锁
#### 解释
假设不会发生并发冲突，只在提交操作时检查是否违反数据完整性
#### 实现机制
提交更新时检查版本号或者时间戳是否符合
#### 实现层面
业务代码
#### 适用场景
并发量小

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原文作者：zhangdeTalk
转自链接：https://learnku.com/articles/39212

文明发言，争做净网小卫士。

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