簡單理解MySQL鎖

前段時間看一些面經，感覺自己MySQL鎖這一塊知識很零碎，決定系統地記錄一下。

閱讀之前預設讀者已瞭解前置知識,也就是事務隔離級別之類的。

什麼是資料庫鎖

鎖是計算機協調多個程序或執行緒併發訪問某一資源的機制。在資料庫中，除傳統的計算機資源（如CPU、RAM、I/O等）的爭用外，資料也是一種供許多使用者共享的資源。如何保證資料併發訪問的一致性、有效性是所有資料庫必須解決的一個問題，鎖衝突也是影響資料併發訪問效能的一個重要因素。從這個角度來說，鎖對資料庫而言顯得尤其重要，也更加複雜。

鎖的分類

資料庫鎖 （可以理解為資料庫的行鎖與表鎖）

• 資料庫鎖適用於叢集
• 粒度小，更方便控制

程式碼鎖（可以理解為 共享鎖 / 讀鎖 與 排他鎖 / 寫鎖）

• 需要複雜的處理，才能作用於叢集
• 粒度大

行鎖 & 表鎖

說明：只有「明確」指定主鍵，才會執行鎖，否則將會執行表鎖

示例

假設有個表 products ，欄位id、name、type，id是主鍵。

• 無鎖

  # 明確指定主鍵，但不存在該主鍵的值(沒有資料，當然不會有鎖)
  SELECT * FROM products WHERE id=-1 FOR UPDATE;
  

• 行鎖

  # 明確指定主鍵
  SELECT * FROM products WHERE id=3 FOR UPDATE;
  SELECT * FROM products WHERE id=3 AND type=1 FOR UPDATE;
   
  

• 表鎖

  # 主鍵不明確
  SELECT * FROM products WHERE name='Mouse' FOR UPDATE;
  SELECT * FROM products WHERE id<>'3' FOR UPDATE;
  SELECT * FROM products WHERE id LIKE '3' FOR UPDATE;
  

注意

• 要測試鎖定的狀況，可以利用 MySQL 的 Command Mode ，開二個視窗來做測試。
• MyAsim 只支援表級鎖，InnerDB支援行級鎖添加了（行級鎖、表級鎖）鎖的資料不能被其它事務再鎖定，也不被其它事務修改（修改、刪除） 。是表級鎖時，不管是否查詢到記錄，都會鎖定表。

行鎖演算法

Record Lock（普通行鎖）

• 對於鍵值在條件範圍內，且存在的記錄，使用" Record Lock "，即普通的行鎖機制；

Gap Lock（間隙鎖）

比如一張表沒有id為10~20 的欄位，我鎖了1_{30之間的所有值，那麼插入值如果在10}20之間的話，也會被阻塞，在某些情況下會極大地浪費效能。

• 對於鍵值在條件範圍內但並不存在的記錄，叫做" 間隙（GAP) "，InnoDB會對這個“間隙”加鎖，這種鎖機制就是所謂的" Gap Lock "(間隙鎖)；

Next-Key Lock（行 & 間隙）

• 對於存在於不存在的資料同時加鎖，則稱為" Next-Key Lock "；

• Next-Key Lock包含Record Lock和Gap Lock；

  # 假如user表中只有101條記錄，empid的值是1,2,...,100,101
  # 範圍條件的檢索，會對值為101的記錄加鎖，也會對大於101（不存在）加鎖
  # 由於兩個鎖同時存在，則此處為 Next-Key Lock
  select * from  user where user_id > 100 for update;
  

表鎖演算法

意向鎖

• 當一個事務帶著表鎖去訪問一個被加了行鎖的資源，那麼，此時，這個行鎖就會升級為意向鎖，將表鎖住。
• 常用的意向鎖有：意向共享鎖，意向排它鎖，共享意向排它鎖

自增鎖

• 事務插入自增型別的列時獲取自增鎖

  如果一個事務正在往表中插入自增記錄，所有其他事務的插入必須等待

實現

共享鎖 & 排它鎖

行鎖和表鎖是鎖粒度的概念，共享鎖和排它鎖是他們的具體實現

共享鎖（S）：讀鎖

• 允許一個事務去讀一行，阻止其他事務獲取該行的排它鎖。
• 多事務時，只能加共享讀鎖，不能加排他寫鎖；單事務時，可以加任何鎖。
• 一般理解為：能讀，不能寫。

排它鎖（X）：寫鎖

• 允許持有排它鎖的事務讀寫資料，阻止其他事物獲取該資料的共享鎖和排它鎖。
• 其他事務不能獲取該資料的任何鎖，直到排它鎖持有者釋放。
• 不能獲取任何鎖，不代表不能無鎖讀取。

注意

• 排它鎖指的是，在某個事務獲取資料的排它鎖後，其他事務不能獲取該資料的任何鎖， 並不代表其他事務不能無鎖讀取該資料。
  • 無鎖
    • select ... from
  • 共享鎖
    • select ... lock in share mode
  • 排它鎖
    • update
    • delete
    • insert
    • select ... for update
• MySQL8.0 中，使用 FOR SHARE 替代了 LOCK IN SHARE MODE，但仍然支援 LOCK IN SHARE MODE； 雖然是等價的，但是 FOR SHARE 支援 NOWAIT 、 SKIP LOCKED 等，配合自旋，可以實現高效的等待佇列。

樂觀鎖 & 悲觀鎖

不管是什麼鎖都需要增加，需加失敗重試

樂觀鎖

• 通過版本號來進行更新的操作屬於樂觀鎖

  update tab set name = 'xxx' where id = 1 and version = xxx
  

悲觀鎖

共享鎖 & 排它鎖都是悲觀鎖的具象實現

• 顯示地控制行或表鎖屬於悲觀鎖