mysql进阶-锁
锁
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。
锁的一般应用场合:
简单事务控制:在些简单的事务控制场景下。
如:在单个数据库事务中需要确保某些数据的完整性和一致性时，可以直接在SQL中增加排他锁来实现。这样做既简单又直接，避免引入额外的复杂性。
低并发情况:业务场景下并发访问量不高或不需要跨服务或跨实例进行加锁操作，直接在SQL中增加排他锁可能会更加轻量和直观，不需要引入额外的分布式系统组件。
数据库专用功能:有些数据库系统提供了特定的排他锁机制，并且对于特定的业务场景，这些数据库专用的排他锁功能可能更加适用和高效。
特定的数据操作:在某些需要对整个表或某些数据范围进行原子操作的情况下，直接在SQL中增加排他锁可能更加方便和可行，特别是针对较小规模的数据操作。
MySQL中的锁，按照锁的粒度分，分为以下三类:
1.全局锁:锁定数据库中的所有表。()
2.表级锁:每次操作锁住整张表。
3.行级锁:每次操作锁住对应的行数据。
全局锁
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。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，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。
备份数据库操作:
flush tables with read lock;//全局锁-只能读不能写
mysqldump -uroot -p1234 数据库名 >itcast.sql//执行数据备份
mysqldump -h ip -uroot p1234 db01 >D:/db01.sql//远程备份
unlock tables;//解锁
弊端-数据库中加全局锁是一个比较重的操作，存在以下问题:
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。
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。
上述问题将在运维篇深入讲解
在InnoDB引擎中，我们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
表级锁
表级锁在操作时会锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。在MISAM、InnoDB、BDB等存储引擎中都支持。
对于表级锁，主要分为:表锁、元数据锁(meta data lock，MDL)、意向锁
- 表锁
表锁的分类:
1.表共享读锁(read lock)-所有用户都只能读不能写
2.表独占写锁(write lock)-仅当前用户能读能写，其他用户不能读不能写
语法:
lock tables 表名 read/write;//加锁
unlock tables;或让客户端断开连接//释放锁
- 元数据锁
元数据的定义:
元数据是描述数据的数据，具体到MySQL中，它描述了数据库的结构和意义，包括数据库、表、列、索引等对象的信息。
元数据锁的介绍:
MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。
MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。为了避免DML与DDL冲突，保证读写的正确性。
在MySQL5.5中引入了MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁(共享);当对表结构进行变更操作的时候，加MDL写锁(排他)。
| SQL | 锁类型 | 说明 |
|---|---|---|
| lock tables xxx read/write | SHARED READ ONLY/SHARED NO READWRITE | |
| select 、 select ... lock in share mode | SHARED READ-元数据读锁 | 与SHARED READ、SHARED WRITE兼容，与EXCLUSIVE互斥 |
| insert 、update、delete、select ... for update | SHARED WRITE-元数据写锁 | 与SHARED READ、SHARED WRITE兼容，与EXCLUSIVE互斥 |
| alter table ... | EXCLUSIVE-排他锁 | 与其他的MDL都互斥 |
select object type,object schema,object name,lock type,lock duration from performance_schema.metadata_locks;//查看元数据锁
- 意向锁
为了避免行锁与表锁的冲突，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。
意向锁分类:
1、意向共享锁(IS)添加: lock in share mode
通过A窗口先开启事务
begin;
加行锁的同时对表添加意向共享锁。
select * from score where id=1 lock in share mode。//与表锁共享锁(read)兼容，与表锁排它锁(write)互斥
开启B Mysql窗口进行验证
lock tables score read;//验证-对表加共享读锁==》成功
lock tables score write;//验证-对表加独占写锁==》阻塞
总结
A窗口对score表加了意向共享锁并给id为1的行加了共享行锁。
此时可以对score表加共享读锁但不能加写锁。因为**意向共享锁和读锁是兼容的**
2、意向排他锁(IX)添加: insert、update、delete、select ... for update
通过A窗口先开启事务
begin;
为更新语句增加意向排他锁
update score set math=66 where id = 1;
开启B窗口进行验证
lock tables score read;//验证-对表加共享读锁==》阻塞
lock tables score write;//验证-对表加独占写锁==》阻塞
3、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;
行级锁
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。应用在InnoDB存储引擎中。
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:
1.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。
2.间隙锁(GapLock):锁定索引记录间隙(不含该记录)，确保索引记录间除不变，防止其他事务在这个间隙进行insent，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。
3.临键锁(Next-KeyLock):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。
- 行锁
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。
| (S)共享锁 | (X)排他锁 | |
|---|---|---|
| (S)共享锁 | 兼容 | 冲突 |
| (X)排他锁 | 冲突 | 冲突 |
常见增删改查对应锁情况:
| SQL | 行锁类型 | 说明 |
|---|---|---|
| INSERT | 排他锁 | 自动加锁 |
| UPDATE | 排他锁 | 自动加锁 |
| DELETE | 排他锁 | 自动加锁 |
| SELECT(正常) | 不加锁 | |
| SELECT ... LOCKIN SHARE MODE | 共享锁 | 需要手动在SELECT之后加LOCK IN SHARE MODE |
| SELECT ... FOR UPDATE | 排他锁 | 需要手动在SELECT之后加FOR UPDATE |
默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ(默认)事务隔离级别运行，InnoDB使用next-key锁进行搜索和索引扫描以防止幻读。
1.针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。
2.InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，如果不通过索引条件检索数据那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，此时就会升级为表锁。(常见优化问题-重要)
- 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next-key锁(临建锁)进行搜索和索引扫描以防止幻读。
1.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。
2.索引上的等值查询(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。
3.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。
