09_行级锁的加锁流程

news2024/9/28 12:43:43

MySQL 的加锁流程

文章目录

- MySQL 的加锁流程
- - - 简介
    - 记录锁、间隙锁和临键锁概述
    - 行级锁加锁流程
    - 示例流程
    - 两个原则，两个优化，一个 BUG
    - - 两个原则
      - 两个优化
      - 一个 BUG
      - 示例1-主键（唯一）索引
      - 示例 2-普通索引
    - 总结

简介

在 MySQL InnoDB 存储引擎中，行级锁主要包括记录锁、间隙锁和临键锁。每种锁在不同的场景下用于确保数据的一致性和完整性。本文主要结合记录锁、间隙锁和临键锁来说明一下行级锁的加锁原理。

表级锁会直接锁表，一个事务加了锁，其余事务就要等待，所以表级锁不做过多介绍。

记录锁、间隙锁和临键锁概述

记录锁（Record Lock）：锁定特定的索引记录。主要用于精确匹配的查询，防止其他事务修改该记录。
间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录之间的间隙。用于防止其他事务在该间隙中插入新记录，从而避免幻读现象。
临键锁（Next-Key Lock）：记录锁和间隙锁的组合。锁定一个索引记录及其前后的间隙，防止其他事务对这些范围内的数据进行插入、更新或删除操作。

行级锁加锁流程

在 InnoDB 中，加锁流程取决于查询类型和隔离级别。以下是结合记录锁、间隙锁和临键锁的行级锁加锁流程：

确定锁的类型和范围：
- 精确匹配查询（点查询）：使用记录锁。例如，SELECT * FROM table WHERE id = 1 FOR UPDATE。
- 范围查询：使用临键锁。例如，SELECT * FROM table WHERE id BETWEEN 1 AND 10 FOR UPDATE。
- 唯一索引插入检查：可能使用间隙锁。
开始事务：启动一个事务。
请求锁：
- 记录锁：如果查询是精确匹配查询，InnoDB 在对应的索引记录上加记录锁（X 锁或 S 锁）。
- 间隙锁：如果涉及唯一索引插入检查或需要防止幻读，InnoDB 在必要的间隙上加间隙锁。
- 临键锁：如果是范围查询，InnoDB 在查询范围内的每个索引记录及其前后的间隙上加临键锁。
检查锁的兼容性：
- 记录锁：检查目标记录是否已经被其他事务锁定。如果锁类型不兼容（例如，已有 X 锁），当前事务需等待。
- 间隙锁：检查目标间隙是否被其他事务锁定。如果已有间隙锁，且锁类型不兼容，当前事务需等待。
- 临键锁：检查目标范围内的索引记录及其前后的间隙是否被其他事务锁定。如果锁类型不兼容，当前事务需等待。
加锁：
- 成功通过锁的兼容性检查后，InnoDB 在目标记录或间隙上加锁。
- 更新 InnoDB 内部锁管理数据结构，记录锁的持有者和锁的类型。
执行查询或修改操作：在持有锁的情况下执行查询或修改操作。保证数据一致性。
提交或回滚事务：
- 提交事务：释放当前事务持有的所有锁。
- 回滚事务：撤销当前事务的所有修改，并释放所有锁。

示例流程

以下是一个详细的示例流程，假设我们有一个表 example：

CREATE TABLE example (
    id INT PRIMARY KEY,
    value VARCHAR(50)
);
INSERT INTO example (id, value) VALUES (1, 'A'), (2, 'B'), (3, 'C');

场景 1：精确匹配查询

事务 A：

START TRANSACTION;
SELECT * FROM example WHERE id = 1 FOR UPDATE;  -- 对 id=1 加记录锁（X 锁）

事务 B：

START TRANSACTION;
SELECT * FROM example WHERE id = 1 FOR UPDATE;  -- 被阻塞，直到事务 A 提交或回滚

场景 2：范围查询

事务 A：

START TRANSACTION;
SELECT * FROM example WHERE id BETWEEN 1 AND 3 FOR UPDATE;  -- 对 id=1, id=2, id=3 及其间隙加临键锁

事务 B：

START TRANSACTION;
INSERT INTO example (id, value) VALUES (2.5, 'D');  -- 被阻塞，直到事务 A 提交或回滚

场景 3：唯一索引插入检查

事务 A：

START TRANSACTION;
INSERT INTO example (id, value) VALUES (4, 'D');  -- 插入成功，加间隙锁防止其他事务插入相同的 id

事务 B：

START TRANSACTION;
INSERT INTO example (id, value) VALUES (4, 'E');  -- 被阻塞，直到事务 A 提交或回滚

两个原则，两个优化，一个 BUG

丁奇大佬在他的《MySQL 实战 45 讲》中总结了一些加锁规则，包含了两个原则，两个优化，一个 BUG。

两个原则

原则 1：加锁的基本单位是临键锁（Next-Key Lock），是一个左开右闭的区间。
原则 2：查找过程中访问到的对象才会加锁。

两个优化

优化 1：索引上的等值查询，给唯一索引加锁的时候，next-key lock 退化为行锁。
优化 2：索引上的等值查询，向右遍历时且最后一个值不满足等值条件的时候，next-key lock 退化为间隙锁。

一个 BUG

唯一索引上的范围查询会访问到不满足条件的第一个值为止。

示例1-主键（唯一）索引

假如数据库表中有以下记录：

在这里插入图片描述

当我们执行 update t set d=d+1 where id=7 的时候，由于表 t 中没有 id=7 的记录，所以：

根据原则1，加锁单位是 next-key lock， session A 加锁范围就是 (5,10];
根据优化 2，这是一个等值查询 (id=7)，而 id=10 不满足查询条件，next-key lock 退化成间隙锁，因此最终加锁的范围是（5,10）。

当我们执行 select * from t where id>=10 and id<11 for update 的时候：

根据原则1，加锁单位是 next-key lock，会给（5,10］加上 next-key lock，范围查找就往后继续找，找到 id=15 这一行停下来;
根据优化 1，主键id 上的等值条件，退化成行锁，只加了 id=10这一行的行锁。
根据原则 2，访问到的都要加锁，因此需要加 next-key lock（10,15］。因此最终加的是行锁 id=10 和 next- key lock（10,15］。

当我们执行 select *from t where id>10 and id<=15 for update 的时候：

根据原则 1，加锁单位是 next-key lock，会给 (10,15] 加上 next-key lock，并且因为 id 是唯一键，所以循环判断到 id=15 这一行就应该停止了。
但是，InnoDB 会往前扫描到第一个不满足条件的行为止，也就是 id=20。而且由于这是个范围扫描，因此索引 id 上的（15,20］这个 next-key lock 也会被锁上。

示例 2-普通索引

假如数据库表中有以下记录：

在这里插入图片描述

当我们执行 select id from t where c=5 Lock in share mode 的时候：

根据原则1，加锁单位是 next-key lock，因此会给（0,5］加上 next-key lock。要注意c是普通索引，因此仅访问 c=5 这一条记录是不能马上停下来的，需要向右遍历，查到 c=10 才放弃;
根据原则 2，访问到的都要加锁，因此要给（5,10］加 next-key lock;
根据优化 2：等值判断，向右遍历，最后一个值不满足 c=5 这个等值条件，因此退化成间隙锁（5,10）;
根据原则2，只有访问到的对象才会加锁，这个查询使用覆盖索引，并不需要访问主键索引，所以主键索引上没有加任何锁。

当我们执行 select * from t where c>=10 and c<11 for update 的时候：

根据原则1，加锁单位是 next-key lock，会给（5,10］加上 next-key lock，范围查找就往后继续找，找到 id=1，5 这一行停下来;
根据原则 2，访问到的都要加锁，因此需要加 next-key lock（10,15］;
由于索引 c 是非唯一索引，没有优化规则，也就是说不会蜕变为行锁，因此最终 sesion A 加的锁是，索引上的（5,10］和（10,15］这两个 next-key lock。