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MySQL鎖機制

  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,除傳統的計算資源(如CPU、RAM、I/O等)的爭用以外,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庫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。

一、MySQL鎖

  相對其他資料庫而言,MySQL的鎖機制比較簡單,其最顯著的特點是不同的儲存引擎支援不同的鎖機制。比如,MyISAM和MEMORY儲存引擎採用的是表級鎖(table-level locking);BDB儲存引擎採用的是頁面鎖(page-level locking),但也支援表級鎖;InnoDB儲存引擎既支援行級鎖(row-level locking),也支援表級鎖,但預設情況下是採用行級鎖。

  • 表級鎖:開銷小,加鎖快;不會出現死鎖;鎖定粒度大,發生鎖衝突的概率最高,併發度最低。
  • 行級鎖:開銷大,加鎖慢;會出現死鎖;鎖定粒度最小,發生鎖衝突的概率最低,併發度也最高。
  • 頁面鎖:開銷和加鎖時間界於表鎖和行鎖之間;會出現死鎖;鎖定粒度界於表鎖和行鎖之間,併發度一般。

  表級鎖更適合於以查詢為主,只有少量按索引條件更新資料的應用,如Web應用;而行級鎖則更適合於有大量按索引條件併發更新少量不同資料,同時又有併發查詢的應用,如一些線上事務處理(OLTP)系統。

  MySQL中的鎖機制,按粒度分為行級鎖,頁級鎖,表級鎖.其中按用法還分為共享鎖和排他鎖.

行級鎖

  行級鎖是Mysql中鎖定粒度最細的一種鎖,表示只針對當前操作的行進行加鎖。行級鎖能大大減少資料庫操作的衝突。其加鎖粒度最小,但加鎖的開銷也最大。行級鎖分為共享鎖和排他鎖.

  共享鎖(s 鎖 讀鎖)

SELECT ... LOCK IN SHARE MODE;

  排他鎖(x 鎖 寫鎖 )

  

SELECT ... FOR UPDATE;

表級鎖

表級鎖是MySQL中鎖定粒度最大的一種鎖,表示對當前操作的整張表加鎖,它實現簡單,資源消耗較少,被大部分MySQL引擎支援。最常使用的MYISAM與INNODB都支援表級鎖定。表級鎖定分為共享鎖和排他鎖.

共享鎖(s 鎖 讀鎖)

LOCK TABLE table_name [ AS alias_name ] READ

排他鎖(x 鎖 寫鎖 )

LOCK TABLE table_name [AS alias_name
][ LOW_PRIORITY ] WRITE

業級鎖

頁級鎖是MySQL中鎖定粒度介於行級鎖和表級鎖中間的一種鎖。表級鎖速度快,但衝突多,行級衝突少,但速度慢。所以取了折衷的頁級,一次鎖定相鄰的一組記錄。BDB支援頁級鎖

樂觀鎖和悲觀鎖

  資料庫管理系統(DBMS)中的併發控制的任務是確保在多個事務同時存取資料庫中同一資料時不破壞事務的隔離性和統一性以及資料庫的統一性。樂觀併發控制(樂觀鎖)和悲觀併發控制(悲觀鎖)是併發控制主要採用的技術手段。

  無論是悲觀鎖還是樂觀鎖,都是人們定義出來的概念,可以認為是一種思想。其實不僅僅是關係型資料庫系統中有樂觀鎖和悲觀鎖的概念,像memcache、hibernate、tair等都有類似的概念。

  悲觀鎖,正如其名,它指的是對資料被外界(包括本系統當前的其他事務,以及來自外部系統的事務處理)修改持保守態度(悲觀),因此,在整個資料處理過程中,將資料處於鎖定狀態。 悲觀鎖的實現,往往依靠資料庫提供的鎖機制 (也只有資料庫層提供的鎖機制才能真正保證資料訪問的排他性,否則,即使在本系統中實現了加鎖機制,也無法保證外部系統不會修改資料)

悲觀鎖

在資料庫中,悲觀鎖的流程如下:

  在對任意記錄進行修改前,先嚐試為該記錄加上排他鎖(exclusive locking)。如果加鎖失敗,說明該記錄正在被修改,那麼當前查詢可能要等待或者丟擲異常。 具體響應方式由開發者根據實際需要決定。如果成功加鎖,那麼就可以對記錄做修改,事務完成後就會解鎖了。其間如果有其他對該記錄做修改或加排他鎖的操作,都會等待我們解鎖或直接丟擲異常。

MySQL InnoDB中使用悲觀鎖

  要使用悲觀鎖,我們必須關閉mysql資料庫的自動提交屬性,因為MySQL預設使用autocommit模式,也就是說,當你執行一個更新操作後,MySQL會立刻將結果進行提交。set autocommit=0;

//0.開始事務
begin;/begin work;/start transaction; (三者選一就可以)
//1.查詢出商品資訊
select status from t_goods where id=1 for update;
//2.根據商品資訊生成訂單
insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1);
//3.修改商品status為2
update t_goods set status=2;
//4.提交事務
commit;/commit work;

優點與不足

  悲觀併發控制實際上是“先取鎖再訪問”的保守策略,為資料處理的安全提供了保證。但是在效率方面,處理加鎖的機制會讓資料庫產生額外的開銷,還有增加產生死鎖的機會;另外,在只讀型事務處理中由於不會產生衝突,也沒必要使用鎖,這樣做只能增加系統負載;還有會降低了並行性,一個事務如果鎖定了某行資料,其他事務就必須等待該事務處理完才可以處理那行數

樂觀鎖

  在關係資料庫管理系統裡,樂觀併發控制(又名“樂觀鎖”,Optimistic Concurrency Control,縮寫“OCC”)是一種併發控制的方法。它假設多使用者併發的事務在處理時不會彼此互相影響,各事務能夠在不產生鎖的情況下處理各自影響的那部分資料。在提交資料更新之前,每個事務會先檢查在該事務讀取資料後,有沒有其他事務又修改了該資料。如果其他事務有更新的話,正在提交的事務會進行回滾。

  樂觀鎖( Optimistic Locking ) 相對悲觀鎖而言,樂觀鎖假設認為資料一般情況下不會造成衝突,所以在資料進行提交更新的時候,才會正式對資料的衝突與否進行檢測,如果發現衝突了,則讓返回使用者錯誤的資訊,讓使用者決定如何去做。相對於悲觀鎖,在對資料庫進行處理的時候,樂觀鎖並不會使用資料庫提供的鎖機制。一般的實現樂觀鎖的方式就是記錄資料版本。

  資料版本,為資料增加的一個版本標識。當讀取資料時,將版本標識的值一同讀出,資料每更新一次,同時對版本標識進行更新。當我們提交更新的時候,判斷資料庫表對應記錄的當前版本資訊與第一次取出來的版本標識進行比對,如果資料庫表當前版本號與第一次取出來的版本標識值相等,則予以更新,否則認為是過期資料。

  實現資料版本有兩種方式,第一種是使用版本號,第二種是使用時間戳。

使用版本號實現樂觀鎖

使用版本號時,可以在資料初始化時指定一個版本號,每次對資料的更新操作都對版本號執行+1操作。並判斷當前版本號是不是該資料的最新的版本號

1.查詢出商品資訊
select (status,status,version) from t_goods where id=#{id}
2.根據商品資訊生成訂單
3.修改商品status為2
update t_goods 
set status=2,version=version+1
where id=#{id} and version=#{version};

優點與不足

  樂觀併發控制相信事務之間的資料競爭(data race)的概率是比較小的,因此儘可能直接做下去,直到提交的時候才去鎖定,所以不會產生任何鎖和死鎖。但如果直接簡單這麼做,還是有可能會遇到不可預期的結果,例如兩個事務都讀取了資料庫的某一行,經過修改以後寫回資料庫,這時就遇到了問題。

Innodb中的行鎖與表鎖

  InnoDB行鎖是通過給索引上的索引項加鎖來實現的,這一點MySQL與Oracle不同,後者是通過在資料塊中對相應資料行加鎖來實現的。InnoDB這種行鎖實現特點意味著:只有通過索引條件檢索資料,InnoDB才使用行級鎖,否則,InnoDB將使用表鎖!在實際應用中,要特別注意InnoDB行鎖的這一特性,不然的話,可能導致大量的鎖衝突,從而影響併發效能。

  • 在不通過索引條件查詢的時候,InnoDB 確實使用的是表鎖,而不是行鎖。
  • 由於 MySQL 的行鎖是針對索引加的鎖,不是針對記錄加的鎖,所以雖然是訪問不同行 的記錄,但是如果是使用相同的索引鍵,是會出現鎖衝突的。應用設計的時候要注意這一點。
  • 當表有多個索引的時候,不同的事務可以使用不同的索引鎖定不同的行,另外,不論 是使用主鍵索引、唯一索引或普通索引,InnoDB 都會使用行鎖來對資料加鎖。
  • 即便在條件中使用了索引欄位,但是否使用索引來檢索資料是由 MySQL 通過判斷不同 執行計劃的代價來決定的,如果 MySQL 認為全表掃 效率更高,比如對一些很小的表,它 就不會使用索引,這種情況下 InnoDB 將使用表鎖,而不是行鎖。因此,在分析鎖衝突時, 別忘了檢查 SQL 的執行計劃,以確認是否真正使用了索引。

行級鎖與死鎖

  MyISAM中是不會產生死鎖的,因為MyISAM總是一次性獲得所需的全部鎖,要麼全部滿足,要麼全部等待。而在InnoDB中,鎖是逐步獲得的,就造成了死鎖的可能。

  在MySQL中,行級鎖並不是直接鎖記錄,而是鎖索引。索引分為主鍵索引和非主鍵索引兩種,如果一條sql語句操作了主鍵索引,MySQL就會鎖定這條主鍵索引;如果一條語句操作了非主鍵索引,MySQL會先鎖定該非主鍵索引,再鎖定相關的主鍵索引。 在UPDATE、DELETE操作時,MySQL不僅鎖定WHERE條件掃描過的所有索引記錄,而且會鎖定相鄰的鍵值,即所謂的next-key locking。

  當兩個事務同時執行,一個鎖住了主鍵索引,在等待其他相關索引。另一個鎖定了非主鍵索引,在等待主鍵索引。這樣就會發生死鎖。

  發生死鎖後,InnoDB一般都可以檢測到,並使一個事務釋放鎖回退,另一個獲取鎖完成事務。

如何避免死鎖

  1. 如果不同程式會併發存取多個表,儘量約定以相同的順序訪問表,可以大大降低死鎖機會。
  2. 在同一個事務中,儘可能做到一次鎖定所需要的所有資源,減少死鎖產生概率;
  3. 對於非常容易產生死鎖的業務部分,可以嘗試使用升級鎖定顆粒度,通過表級鎖定來減少死鎖產生的概率