MySQL高级【六】MySQL 锁
MySQL 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（避免争抢）。
在数据库中，除传统的计算资源（如 CPU、RAM、I/O 等）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。
锁分类
-
从对数据操作的粒度分 ：
- 表锁：操作时，会锁定整个表。
- 行锁：操作时，会锁定当前操作行。
-
从对数据操作的类型分：
- 读锁（共享锁）：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。
- 写锁（排它锁）：当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁。
MySQL 锁
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。
| 存储引擎 | 表级锁 | 行级锁 | 页面锁 |
|---|---|---|---|
| MyISAM | 支持 | 不支持 | 不支持 |
| InnoDB | 支持 | 支持 | 不支持 |
| MEMORY | 支持 | 不支持 | 不支持 |
| BDB | 支持 | 不支持 | 支持 |
MySQL 这3种锁的特性可大致归纳如下 ：
| 锁类型 | 特点 |
|---|---|
| 表级锁 | 偏向 MyISAM 存储引擎，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 | 偏向 InnoDB 存储引擎，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。 |
| 页面锁 | 开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般。 |
从上述特点可见，很难笼统地说哪种锁更好，只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适！仅从锁的角度来说：表级锁更适合于以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如 Web 应用；而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有查询的应用，如一些在线事务处理（OLTP）系统。
MyISAM 表锁
MyISAM 存储引擎只支持表锁，这也是 MySQL 开始几个版本中唯一支持的锁类型。
1、如何加表锁
MyISAM 在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT 等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接用 LOCK TABLE 命令给 MyISAM 表显式加锁。
显示加表锁语法：
加读锁 ： lock table table_name read;
加写锁 ： lock table table_name write；
-
对MyISAM 表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；
-
对MyISAM 表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；
简言之，读锁会阻塞写，但是不会阻塞读；而写锁，既会阻塞读，又会阻塞写。
MyISAM 的读写锁调度是写优先，因此 MyISAM 不适合做写为主的表的存储引擎。因为写锁后，其他线程不能做任何操作，大量的更新会使查询很难得到锁，从而造成永远阻塞。
2、查看锁的争用情况
show open tables；
-
In_user : 表当前被查询使用的次数。如果该数为零，则表是打开的，但是当前没有被使用。
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Name_locked：表名称是否被锁定。名称锁定用于取消表或对表进行重命名等操作。
show status like 'Table_locks%';
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Table_locks_immediate ： 指的是能够立即获得表级锁的次数，每立即获取锁，值加1。
-
Table_locks_waited ： 指的是不能立即获取表级锁而需要等待的次数，每等待一次，该值加1，此值高说明存在着较为严重的表级锁争用情况。
InnoDB 行锁
1、行锁介绍
行锁特点 ：偏向 InnoDB 存储引擎，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。
InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点：一是支持事务；二是采用了行级锁。
2、背景知识
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。事务具有以下4个特性，简称为事务ACID属性。
| ACID属性 | 含义 |
|---|---|
| 原子性（Atomicity） | 事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全部成功，要么全部失败。 |
| 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” 环境下运行。 |
| 持久性（Durable） | 事务完成之后，对于数据的修改是永久的。 |
并发事务处理带来的问题
| 问题 | 含义 |
|---|---|
| 丢失更新（Lost Update） | 当两个或多个事务选择同一行，最初的事务修改的值，会被后面的事务修改的值覆盖。 |
| 脏读（Dirty Reads） | 当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。 |
| 不可重复读（Non-Repeatable Reads） | 一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现和以前读出的数据不一致。 |
| 幻读（Phantom Reads） | 一个事务按照相同的查询条件重新读取以前查询过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据。 |
事务隔离级别
为了解决上述提到的事务并发问题，数据库提供一定的事务隔离机制来解决这个问题。数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离实质上就是使用事务在一定程度上“串行化” 进行，这显然与“并发” 是矛盾的。
数据库的隔离级别有4个，由低到高依次为 Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable，这四个级别可以逐个解决脏写、脏读、不可重复读、幻读这几类问题。
| 隔离级别 | 丢失更新 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
|---|---|---|---|---|
| Read uncommitted | × | √ | √ | √ |
| Read committed | × | × | √ | √ |
| Repeatable read（默认） | × | × | × | √ |
| Serializable | × | × | × | × |
备注 ： √ 代表可能出现 ， × 代表不会出现 。
Mysql 的数据库的默认隔离级别为 Repeatable read ， 查看方式：
show variables like 'tx_isolation';
3、InnoDB 的行锁模式
InnoDB 实现了以下两种类型的行锁。
- 共享锁（S）：又称为读锁，简称 S 锁，共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁，都能访问到数据，但是只能读不能修改。
- 排他锁（X）：又称为写锁，简称 X 锁，排他锁就是不能与其他锁并存，如一个事务获取了一个数据行的排他锁，其他事务就不能再获取该行的其他锁，包括共享锁和排他锁，但是获取排他锁的事务是可以对数据就行读取和修改。
对于 UPDATE、DELETE 和 INSERT 语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X）；
对于普通 SELECT 语句，InnoDB 不会加任何锁；
可以通过以下语句显式给记录集加共享锁或排他锁 ：
共享锁（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE
排他锁（X) ：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE
4、行锁基本演示
| Session-1 | Session-2 |
|---|---|
| 关闭自动提交功能 | 关闭自动提交功能 |
| 可以正常的查询出全部的数据 | 可以正常的查询出全部的数据 |
| 查询 id 为 3 的数据 | 获取 id 为 3 的数据 |
| 更新 id 为 3 的数据，但是不提交 | 更新 id 为 3 的数据， 处于等待状态 |
| 通过 commit， 提交事务 | 解除阻塞，更新正常进行 |
| 以上， 操作的都是同一行的数据，接下来，演示不同行的数据 ： | |
| 更新 id 为 3 数据，正常的获取到行锁 ， 执行更新 | 由于与 Session-1 操作不是同一行，获取当前行锁，执行更新 |
5、无索引行锁升级为表锁
如果不通过索引条件检索数据或者索引失效，那么 InnoDB 将对表中的所有记录加锁，实际效果跟表锁一样。
查看当前表的索引 ： show index from test_innodb_lock ;
示例：
| Session-1 | Session-2 |
|---|---|
| 关闭事务的自动提交 | 关闭事务的自动提交 |
| 执行更新语句 | 执行更新语句（操作不同行）， 但处于阻塞状态 |
| 提交事务 | 解除阻塞，执行更新成功 |
| 执行提交操作 |
6、间隙锁危害
当用范围条件，而不是使用相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB 会给符合条件的已有数据进行加锁； 对于键值在条件范围内但并不存在的记录，叫做 "间隙（GAP）" ， InnoDB 也会对这个 "间隙" 加锁，这种锁机制就是所谓的间隙锁（Next-Key 锁） 。
示例 ：
| Session-1 | Session-2 |
|---|---|
| 关闭事务自动提交 | 关闭事务自动提交 |
| 根据 id 范围（id<4）更新数据 | 插入 id 为 2 的记录，处于阻塞状态 |
| 提交事务 | 解除阻塞，执行插入操作 |
| 提交事务 |
7、InnoDB 行锁争用情况
show status like 'innodb_row_lock%';
Innodb_row_lock_current_waits: 当前【正在等待锁定的数量】
Innodb_row_lock_time: 从系统启动到现在锁定总时间长度
Innodb_row_lock_time_avg:【每次等待所花平均时长】
Innodb_row_lock_time_max:从系统启动到现在等待最长的一次所花的时间
Innodb_row_lock_waits: 【系统启动后到现在总共等待的次数】
当等待的次数很高，而且每次等待的时长也不小的时候，我们就需要分析系统中为什么会有如此多的等待，然后根据分析结果着手制定优化计划。
8、总结
InnoDB 存储引擎由于实现了行级锁定，虽然在锁定机制的实现方面带来了性能损耗可能比表锁会更高一些，但是在整体并发处理能力方面要远远由于 MyISAM 的表锁的。当系统并发量较高的时候，InnoDB 的整体性能和 MyISAM 相比就会有比较明显的优势。
但是，InnoDB 的行级锁同使用不当时，可能会让 InnoDB 的整体性能表现不仅不能比 MyISAM 高，甚至可能会更差。
9、优化建议：
- 尽可能让所有数据检索都能通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁
- 合理设计索引，尽量缩小锁的范围
- 尽可能减少索引条件、及索引范围，避免间隙锁
- 尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度
- 尽可使用低级别事务隔离（但是需要业务层面满足需求）
