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mysql 排它鎖之行鎖、間隙鎖、後碼鎖

阿新 • • 發佈：2019-12-31

MySQL InnoDB支援三種行鎖定

  • 行鎖（Record Lock）:鎖直接加在索引記錄上面，鎖住的是key。

  • 間隙鎖（Gap Lock）:鎖定索引記錄間隙，確保索引記錄的間隙不變。間隙鎖是針對事務隔離級別為可重複讀或以上級別而設計的。

  • 後碼鎖（Next-Key Lock）：行鎖和間隙鎖組合起來就叫Next-Key Lock。

預設情況下，InnoDB工作在可重複讀隔離級別下，並且會以Next-Key Lock的方式對資料行進行加鎖，這樣可以有效防止幻讀的發生。Next-Key Lock是行鎖和間隙鎖的組合，當InnoDB掃描索引記錄的時候，會首先對索引記錄加上行鎖（Record Lock），再對索引記錄兩邊的間隙加上間隙鎖（Gap Lock）。加上間隙鎖之後，其他事務就不能在這個間隙修改或者插入記錄。

行鎖(Record Lock)

  • 當需要對錶中的某條資料進行寫操作（insert、update、delete、select for update）時，需要先獲取記錄的排他鎖（X鎖），這個就稱為行鎖。
create table x(`id` int,`num` int,index `idx_id` (`id`));
insert into x values(1,1),(2,2);

-- 事務A
START TRANSACTION;
update x set id = 1 where id = 1;

-- 事務B
-- 如果事務A沒有commit，id=1的記錄拿不到X鎖，將出現等待
START
 
 TRANSACTION;
update x set id = 1 where id = 1;

-- 事務C
-- id=2的記錄可以拿到X鎖，不會出現等待
START TRANSACTION;
update x set id = 2 where id = 2;
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  • 針對InnoDB RR隔離級別，上述SQL示例展示了行鎖的特點：“鎖定特定行不允許進行修改”，但行鎖是基於表索引的，如果where條件中用的是num欄位（非索引列）將產生不一樣的現象：
-- 事務A
START TRANSACTION;
update x set num = 1 where num = 1;

-- 事務B
 

-- 由於事務A中num欄位上沒有索引將產生表鎖，導致整張表的寫操作都會出現等待
START TRANSACTION;
update x set num = 1 where num = 1;

-- 事務C
-- 同理，會出現等待
START TRANSACTION;
update x set num = 2 where num = 2;

-- 事務D
-- 等待
START TRANSACTION;
insert into x values(3,3);
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Gap鎖(Gap Lock)

在MySQL中select稱為快照讀，不需要鎖，而insert、update、delete、select for update則稱為當前讀，需要給資料加鎖，幻讀中的“讀”即是針對當前讀。

RR事務隔離級別允許存在幻讀，但InnoDB RR級別卻通過Gap鎖避免了幻讀

產生間隙鎖的條件（RR事務隔離級別下）

  • 使用普通索引鎖定
  • 使用多列唯一索引
  • 使用唯一索引鎖定多行記錄

唯一索引的間隙鎖

測試環境

MySQL，InnoDB，預設的隔離級別（RR）
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資料表

CREATE TABLE `test` (
  `id` int(1) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`name` varchar(8) DEFAULT NULL,PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
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資料

INSERT INTO `test` VALUES ('1','小羅');
INSERT INTO `test` VALUES ('5','小黃');
INSERT INTO `test` VALUES ('7','小明');
INSERT INTO `test` VALUES ('11','小紅');
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以上資料，會生成隱藏間隙

(-infinity,1] (1,5] (5,7] (7,11] (11,+infinity]

只使用記錄鎖，不會產生間隙鎖

/* 開啟事務1 */
BEGIN;
/* 查詢 id = 5 的資料並加記錄鎖 */
SELECT * FROM `test` WHERE `id` = 5 FOR UPDATE;
/* 延遲30秒執行，防止鎖釋放 */
SELECT SLEEP(30);

-- 注意：以下的語句不是放在一個事務中執行，而是分開多次執行，每次事務中只有一條新增語句

/* 事務2插入一條 name = '小張' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,`name`) VALUES (4,'小張'); # 正常執行

/* 事務3插入一條 name = '小張' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,`name`) VALUES (8,'小東'); # 正常執行

/* 提交事務1，釋放事務1的鎖 */
COMMIT;
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以上，由於主鍵是唯一索引，而且是隻使用一個索引查詢，並且只鎖定一條記錄，所以，只會對 id = 5 的資料加上記錄鎖，而不會產生間隙鎖。

產生間隙鎖

/* 開啟事務1 */
BEGIN;
/* 查詢 id 在 7 - 11 範圍的資料並加記錄鎖 */
SELECT * FROM `test` WHERE `id` BETWEEN 5 AND 7 FOR UPDATE;
/* 延遲30秒執行，防止鎖釋放 */
SELECT SLEEP(30);

-- 注意：以下的語句不是放在一個事務中執行，而是分開多次執行，每次事務中只有一條新增語句

/* 事務2插入一條 id = 3，name = '小張1' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,`name`) VALUES (3,'小張1'); # 正常執行

/* 事務3插入一條 id = 4，name = '小白' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,'小白'); # 正常執行

/* 事務4插入一條 id = 6，name = '小東' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,`name`) VALUES (6,'小東'); # 阻塞

/* 事務5插入一條 id = 8， name = '大羅' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,'大羅'); # 阻塞

/* 事務6插入一條 id = 9， name = '大東' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,`name`) VALUES (9,'大東'); # 阻塞

/* 事務7插入一條 id = 11， name = '李西' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,`name`) VALUES (11,'李西'); # 阻塞

/* 事務8插入一條 id = 12， name = '張三' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,`name`) VALUES (12,'張三'); # 正常執行

/* 提交事務1，釋放事務1的鎖 */
COMMIT;
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從上面我們可以看到，(5,7]、(7,11] 這兩個區間，都不可插入資料，其它區間，都可以正常插入資料。所以當我們給 (5,7] 這個區間加鎖的時候，會鎖住 (5,11] 這兩個區間。

鎖住不存在的資料

/* 開啟事務1 */
BEGIN;
/* 查詢 id = 3 這一條不存在的資料並加記錄鎖 */
SELECT * FROM `test` WHERE `id` = 3 FOR UPDATE;
/* 延遲30秒執行，防止鎖釋放 */
SELECT SLEEP(30);

-- 注意：以下的語句不是放在一個事務中執行，而是分開多次執行，每次事務中只有一條新增語句

/* 事務2插入一條 id = 3，name = '小張1' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,`name`) VALUES (2,'小張1'); # 阻塞

/* 事務3插入一條 id = 4，name = '小白' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,'小白'); # 阻塞

/* 事務4插入一條 id = 6，name = '小東' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,'小東'); # 正常執行

/* 事務5插入一條 id = 8， name = '大羅' 的資料 */
INSERT INTO `test` (`id`,'大羅'); # 正常執行

/* 提交事務1，釋放事務1的鎖 */
COMMIT;
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我們可以看出，指定查詢某一條記錄時，如果這條記錄不存在，會產生間隙鎖

結論

  • 對於指定查詢某一條記錄的加鎖語句，如果該記錄不存在，會產生記錄鎖和間隙鎖，如果記錄存在，則只會產生記錄鎖，如：WHERE id = 5 FOR UPDATE;
  • 對於查詢某一範圍內的查詢語句，會產生間隙鎖，如：WHERE id BETWEEN 5 AND 7 FOR UPDATE;

普通索引的間隙鎖

資料準備

建立 test1 表：

  • 注意：number 不是唯一值
CREATE TABLE `test1` (
  `id` int(1) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`number` int(1) NOT NULL COMMENT '數字',PRIMARY KEY (`id`),KEY `number` (`number`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
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id 是主鍵，number上建立了一個普通索引。先加一些資料：

INSERT INTO `test1` VALUES (1,1);
INSERT INTO `test1` VALUES (5,3);
INSERT INTO `test1` VALUES (7,8);
INSERT INTO `test1` VALUES (11,12);
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test1表中 number 索引存在的隱藏間隙：

(-infinity,3] (3,8] (8,12] (12,+infinity]

執行以下的事務（事務1最後提交）

/* 開啟事務1 */
BEGIN;
/* 查詢 number = 5 的資料並加記錄鎖 */
SELECT * FROM `test1` WHERE `number` = 3 FOR UPDATE;
/* 延遲30秒執行，防止鎖釋放 */
SELECT SLEEP(30);

-- 注意：以下的語句不是放在一個事務中執行，而是分開多次執行，每次事務中只有一條新增語句

/* 事務2插入一條 number = 0 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`number`) VALUES (0); -- 正常執行

/* 事務3插入一條 number = 1 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`number`) VALUES (1); -- 被阻塞

/* 事務4插入一條 number = 2 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`number`) VALUES (2); -- 被阻塞

/* 事務5插入一條 number = 4 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`number`) VALUES (4); -- 被阻塞

/* 事務6插入一條 number = 8 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`number`) VALUES (8); -- 正常執行

/* 事務7插入一條 number = 9 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`number`) VALUES (9); -- 正常執行

/* 事務8插入一條 number = 10 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`number`) VALUES (10); -- 正常執行

/* 提交事務1 */
COMMIT;
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這裡可以看到，number (1 - 8) 的間隙中，插入語句都被阻塞了，而不在這個範圍內的語句，正常執行，這就是因為有間隙鎖的原因。

加深對間隙鎖的理解

將資料還原成初始化的那樣

/* 開啟事務1 */
BEGIN;
/* 查詢 number = 5 的資料並加記錄鎖 */
SELECT * FROM `test1` WHERE `number` = 3 FOR UPDATE;
/* 延遲30秒執行，防止鎖釋放 */
SELECT SLEEP(30);

/* 事務1插入一條 id = 2， number = 1 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`id`,`number`) VALUES (2,1); -- 阻塞

/* 事務2插入一條 id = 3， number = 2 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`id`,`number`) VALUES (3,2); -- 阻塞

/* 事務3插入一條 id = 6， number = 8 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`id`,`number`) VALUES (6,8); -- 阻塞

/* 事務4插入一條 id = 8， number = 8 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`id`,`number`) VALUES (8,8); -- 正常執行

/* 事務5插入一條 id = 9， number = 9 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`id`,`number`) VALUES (9,9); -- 正常執行

/* 事務6插入一條 id = 10， number = 12 的資料 */
INSERT INTO `test1` (`id`,`number`) VALUES (10,12); -- 正常執行

/* 事務7修改 id = 11， number = 12 的資料 */
UPDATE `test1` SET `number` = 5 WHERE `id` = 11 AND `number` = 12; -- 阻塞

/* 提交事務1 */
COMMIT;
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這裡有一個奇怪的現象：

事務3新增 id = 6，number = 8 的資料，給阻塞了； 事務4新增 id = 8，number = 8 的資料，正常執行了。 事務7將 id = 11，number = 12 的資料修改為 id = 11， number = 5的操作，給阻塞了；

這是為什麼呢？我們來看看下邊的圖

gap locks

從圖中可以看出，當 number 相同時，會根據主鍵 id 來排序，所以：

事務3新增的 id = 6，number = 8，這條資料是在 （3,8） 的區間裡邊，所以會被阻塞； 事務4新增的 id = 8，number = 8，這條資料則是在（8,12）區間裡邊，所以不會被阻塞； 事務7的修改語句相當於在 （3,8） 的區間裡邊插入一條資料，所以也被阻塞了。

結論

  • 在普通索引列上，不管是何種查詢，只要加鎖，都會產生間隙鎖，這跟唯一索引不一樣
  • 在普通索引跟唯一索引中，資料間隙的分析，資料行是優先根據普通索引排序，再根據唯一索引排序

後碼鎖(Next-key Locks)

後碼鎖是記錄鎖與間隙鎖的組合，它的封鎖範圍，既包含索引記錄，又包含索引區間。

注：Next-key Lock的主要目的，也是為了避免幻讀(Phantom Read)。如果把事務的隔離級別降級為RC，Next-key Lock則也會失效。

總結

  • 記錄鎖、間隙鎖、後碼鎖，都屬於排它鎖；
  • 記錄鎖就是鎖住一行記錄；
  • 間隙鎖只有在事務隔離級別 RR 中才會產生；
  • 唯一索引只有鎖住多條記錄或者一條不存在的記錄的時候，才會產生間隙鎖，指定給某條存在的記錄加鎖的時候，只會加記錄鎖，不會產生間隙鎖；
  • 普通索引不管是鎖住單條，還是多條記錄，都會產生間隙鎖；
  • 間隙鎖會封鎖該條記錄相鄰兩個鍵之間的空白區域，防止其它事務在這個區域內插入、修改、刪除資料，這是為了防止出現 幻讀 現象；
  • 普通索引的間隙，優先以普通索引排序，然後再根據主鍵索引排序；
  • 事務級別是RC（讀已提交）級別的話，間隙鎖將會失效。

資料

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