MySQL学习[4] —

四、MySQL锁

4.1 MySQL有哪些锁？

4.1.1 全局锁

全局锁就是**对整个数据库实例加锁，主要用于全库逻辑备份**等场景。

flush tables with read lock # 加全局锁

unlock tables   # 解锁

加上全局（读）锁后，整个数据库都是只读状态。若数据库的数据较多，导致整个处理流程较慢，数据库长时间为只读状态，造成业务停滞、服务长时间不可用。

因此，由于InnoDB支持事务，支持可重复读的隔离级别，在备份数据库之前先开启事务。整个事务执行期间都在用这个 Read View，而且由于 MVCC 的支持，备份期间业务依然可以对数据进行更新操作。而如MylSAM等不支持事务的引擎，就只能通过全局锁的方式。

4.1.2 表级锁

MySQL中存在多种表级锁：

表锁

锁住整张表，命令如下：
```
# 对表t_student加锁
lock tables t_student read; 	# 表读锁
lock tables t_student write; 	# 表读锁

unlock tablse # 释放锁
```
表锁除了会限制别的线程的读写外，也会限制本线程接下来的读写操作。

如果本线程对学生表加了「共享表锁」，那么本线程接下来如果要对学生表执行写操作的语句，是会被阻塞的，当然其他线程对学生表进行写操作时也会被阻塞，直到锁被释放。

尽量避免在使用 InnoDB 引擎的表使用表锁，因为表锁的颗粒度太大，会影响并发性能，InnoDB 牛逼的地方在于实现了颗粒度更细的行级锁。
元数据锁（meta data lock，MDL）

无需显示地调用MDL，每次访问一张表时会自动加上。MDL 是为了保证当用户对表执行 CRUD（增删改查）操作时，防止其他线程对这个表结构做了变更。MDL 是在事务提交后才会释放，这意味着**事务执行期间，MDL 是一直持有的**。

因此如果存在一个长事务对某个表加上了MDL读锁，如果此时有线程尝试修改这个表的结构，但无法拿到MDL写锁，则陷入阻塞。此后任何想要读或者写的线程都无法执行而是阻塞等待（因为申请 MDL 锁的操作会形成一个队列，队列中写锁获取优先级高于读锁）。

所以为了能安全的对表结构进行变更，在对表结构变更前，先要看看数据库中的长事务，是否有长事务已经对表加上了 MDL 读锁，如果可以考虑 kill 掉这个长事务，然后再做表结构的变更。
意向锁

意向锁是指示一个事务**在未来可能会请求对某些资源的锁定**。
- 在使用 InnoDB 引擎的表里对某些记录加上「共享锁」之前，需要先在**表级别**加上一个「意向共享锁」；
- 在使用 InnoDB 引擎的表里对某些纪录加上「独占锁」之前，需要先在**表级别**加上一个「意向独占锁」；
当执行插入、更新、删除操作，需要先对表加上「意向独占锁」，然后对该记录加独占锁。查询不需要，因为查询是通过MVCC实现一致性读的，无需加锁。

意向共享锁和意向独占锁是表级锁，不会和行级的共享锁和独占锁发生冲突，而且意向锁之间也不会发生冲突，只会和共享表锁（lock tables ... read）和独占表锁（lock tables ... write）发生冲突。

如果没有「意向锁」，那么加「独占表锁」时，就需要遍历表里所有记录，查看是否有记录存在独占锁，这样效率会很慢。那么有了「意向锁」，由于在对记录加独占锁前，先会加上表级别的意向独占锁，那么在加「独占表锁」时，直接查该表是否有意向独占锁，如果有就意味着表里已经有记录被加了独占锁，这样就不用去遍历表里的记录。意向锁的目的是为了快速判断表里是否有记录被加锁。
AUTO-INC锁（自增锁）

一个表中的主键通常是自增的，在插入数据时，数据库会自动给主键赋值递增的值，这主要是通过AUTO-INC锁来实现的。在插入数据时，会加一个表级别的 AUTO-INC 锁，然后为被 AUTO_INCREMENT 修饰的字段赋值递增的值，等插入语句执行完成后，才会把 AUTO-INC 锁释放掉。

AUTO-INC 锁是特殊的表锁机制，锁不是再一个事务提交后才释放，而是再执行完插入语句后就会立即释放。

4.1.3 行级锁

InnoDB 引擎是支持行级锁的，而 MyISAM 引擎并不支持行级锁。行级锁的类型主要有三类：

记录锁（Record Lock）

将一条记录加锁，又分为共享锁（读锁、S锁）和排他锁（读锁、X锁），不同事物之间可能存在冲突关系。
间隙锁（Gap Lock）

锁定一个范围，不包含记录，间隙锁不存在互斥关系（因为不涉及到具体记录，于是不同事务可以同时包含共同范围的间隙锁），只存在于可重复读隔离级别下，用来防止可重复读隔离级别下的幻读现象。
临键锁（Next-Key Lock）

就是Record Lock和Gap Lock的组合，锁定记录本身和一个范围。即能**保护该记录，又能阻止其他事务将新纪录插入到被保护记录前面的间隙中**。因此，虽然间隙锁是多个事务相互兼容的，但记录锁会存在冲突关系。

还有一种特殊的间隙锁：插入意向锁

它是指当一个插入操作发现插入的位置被加了间隙锁，那么这个线程想要向这个区域加上一个“插入意向锁”，只能阻塞等待，直到间隙锁被释放。

4.1.4 乐观锁与悲观锁

乐观锁

一种思想，认为对同一个数据的并发操作发生概率较小，不需要每次都对数据上锁。常通过时间戳、版本号机制来实现。适用于读操作比较多的场景。
悲观锁

一种思想，认为总是会发生并发冲突，具有强烈独占性和排他性，通过锁机制来保护数据。适用于写操作比较多的场景。

4.2 MySQL是如何加行级锁的？

4.2.1 什么SQL语句会加行级锁？

InnoDB 引擎支持行级锁，与表级锁相比，行级锁的并发性能要好很多。

普通的 select 语句是不会对记录加锁的（除了串行化隔离级别），因为它属于快照读，是通过 **MVCC（多版本并发控制）实现**的。但是可以通过显式指定的方式给select语句加行级锁：

select ... lock in shared mode;    # 对读取的记录加共享锁
select ... for update;			   # 对读取的记录加排他锁

update 和 delete 操作都会加行级锁，且锁的类型都是独占锁(X型锁)。

4.2.2 InnoDB两阶段锁协议

在InnoDB引擎中，可重复读隔离级别下，行级锁遵顼两阶段锁协议：在需要的时候加上，事务提交或出现回滚时才会释放（而不是操作完成了立即释放）。

4.2.2 MySQL行级锁加锁规则

MySQL中（InnoDB引擎）行级锁**加锁的对象是索引，加锁的基本单位是Next-Key Lock**。在一些场景下，Next-Key Lock会退化成记录锁或间隙锁。

在能使用记录锁或者间隙锁就能避免幻读现象的场景下， next-key lock 就会退化成记录锁或间隙锁。

唯一索引等值查询

若记录「存在」，在索引树上定位到这一条记录后，将该记录的索引中的 next-key lock 会退化成「记录锁」。

若记录「不存在」，在索引树找到第一条大于该查询记录的记录后，将该记录的索引中的 next-key lock 会退化成「间隙锁」。
唯一索引范围查询

当唯一索引进行范围查询时，会对每一个扫描到的索引加 next-key 锁，在一些情况下的索引的next-key锁会退化为记录锁或间隙锁。
非唯一索引等值查询

当我们用非唯一索引进行等值查询的时候，因为存在两个索引，一个是主键索引，一个是非唯一索引（二级索引），所以在加锁时，同时会对这两个索引都加锁，但是对主键索引加锁的时候，只有满足查询条件的记录才会对它们的主键索引加锁。针对非唯一索引等值查询时，对于扫描到的二级索引记录加 next-key 锁，在某些情况下的二级索引的锁会退化为间隙锁。
非唯一索引范围查询

非唯一索引和主键索引的范围查询的加锁也有所不同，不同之处在于非唯一索引范围查询，索引的 next-key lock 不会有退化为间隙锁和记录锁的情况，也就是非唯一索引进行范围查询时，对二级索引记录加锁都是加 next-key 锁。