MySQL面试题-锁相关

news2024/9/21 0:40:53

 

目录

 

1.MySQL 锁的类型有哪些呢?

2.如何使用全局锁

3.如果要全库只读,为什么不使用set global readonly=true的方式?

4.表级锁和行级锁有什么区别?

5.行级锁的使用有什么注意事项?

6.InnoDB 有哪几类行锁?

7.什么是共享锁和排他锁

8.意向锁有什么作用?

9.当前读和快照读有什么区别?

10.自增锁有了解吗?

11.如何处理死锁问题?


1.MySQL 锁的类型有哪些呢?

MySQL 中常见的锁类型可以分为全局锁、表级锁和行锁。下面分别介绍它们:

  1. 全局锁(Global Lock):锁定整个 MySQL 实例,用于执行全局操作时,比如备份整个数据库。全局锁会阻塞所有对数据库的操作,因此在使用全局锁时需要慎重考虑。

  2. 表级锁(Table-level Lock):锁定整张表,适用于只有少量访问,或者需要锁定整张表时。表级锁分为读锁(共享锁)和写锁(排他锁)。

    • 共享锁(Shared Lock):允许多个事务同时读取同一张表,但是不能进行写操作。如果一个事务持有共享锁,其他事务也可以持有共享锁。共享锁之间不会互相阻塞。

    • 排他锁(Exclusive Lock):只允许一个事务进行写操作,其他事务不能进行读取或写入操作。如果一个事务持有排他锁,其他事务无法获得共享锁或排他锁。排他锁会阻塞其他事务的读写操作,因此需要慎重使用。

  3. 行级锁(Row-level Lock):锁定表中的某一行,用于控制对表中某一行的并发访问。行级锁是在存储引擎层实现的,不同的存储引擎对行级锁的实现可能略有不同。行级锁分为共享锁和排他锁。

    • 共享锁(Shared Lock):允许多个事务同时读取同一行,但是不能进行写操作。如果一个事务持有共享锁,其他事务也可以持有共享锁。共享锁之间不会互相阻塞。

    • 排他锁(Exclusive Lock):只允许一个事务进行写操作,其他事务不能进行读取或写入操作。如果一个事务持有排他锁,其他事务无法获得共享锁或排他锁。排他锁会阻塞其他事务的读写操作,因此需要慎重使用。

2.如何使用全局锁

全局锁(Global Lock)是 MySQL 中一种最为粗暴的锁,可以锁定整个 MySQL 实例,用于执行全局操作时,比如备份整个数据库。全局锁会阻塞所有对数据库的操作,因此在使用全局锁时需要慎重考虑。

全局锁可以通过执行以下语句来获得:

FLUSH TABLES WITH READ LOCK;

执行该语句后,MySQL 将会阻塞所有对表的读写操作,直到当前连接释放锁为止。注意,FLUSH TABLES WITH READ LOCK 只能获得共享锁(读锁),不支持排他锁(写锁)。

3.如果要全库只读,为什么不使用set global readonly=true的方式?

1.在有些系统中,readonly的值会被用来做其他逻辑,比如判断主备库。所以修改global变量的方式影响太大。

2.在异常处理机制上有差异。如果执行FTWRL命令之后由于客户端发生异常断开,那么MySQL会自动释放这个全局锁,整个库回到可以正常更新的状态。而将整个库设置为readonly之后,如果客户端发生异常,则数据库就会一直保持readonly状态,这样会导致整个库长时间处于不可写状态,风险较高。

4.表级锁和行级锁有什么区别?

表级锁和行级锁是 MySQL 中最常用的两种锁类型,它们的区别在于锁定的粒度不同,可以根据具体情况选择使用不同的锁类型。

1.表级锁

表级锁是锁定整张表,通常在执行大量写操作时使用。表级锁可以分为读锁(共享锁)和写锁(排他锁)。

读锁(共享锁):多个事务可以同时对同一张表进行读取操作,但是不能进行写入操作。在读取操作期间,其他事务也可以获取读锁,但是不能获取写锁。

写锁(排他锁):只允许一个事务进行写入操作,其他事务不能进行读取或写入操作。在写入操作期间,其他事务不能获取读锁或写锁,直到当前事务释放写锁为止。

表级锁的优点是锁定粒度大,锁的管理和维护成本低,容易控制。但是,锁定整张表会导致其他事务等待锁的时间变长,降低并发性能。因此,在执行大量写操作时使用表级锁要慎重,需要考虑锁的粒度和并发性能的平衡。

2.行级锁

行级锁是锁定表中的某一行,通常在执行大量读操作时使用。行级锁可以分为共享锁和排他锁,具体实现依赖于存储引擎的实现。

共享锁:多个事务可以同时读取同一行数据,但是不能进行写操作。在读取操作期间,其他事务也可以获取共享锁,但是不能获取排他锁。

排他锁:只允许一个事务进行写入操作,其他事务不能进行读取或写入操作。在写入操作期间,其他事务不能获取共享锁或排他锁,直到当前事务释放排他锁为止。

相对于表级锁,行级锁的优点是锁定粒度更细,可以减少锁冲突的概率,提高并发性能。但是,行级锁会带来额外的开销,包括锁的管理和维护成本,因此需要权衡锁定粒度和性能开销,选择适合的锁类型。

需要注意的是,MySQL 在不同的存储引擎上实现锁的方式不同,比如 MyISAM 存储引擎使用表级锁,InnoDB 存储引擎使用行级锁和表级锁的组合,因此在使用锁时需要注意存储引擎的不同实现。

5.行级锁的使用有什么注意事项?

1.避免锁定过多行

行级锁的锁定粒度比表级锁要细,锁的管理和维护成本也更高,如果锁定了过多的行,可能会导致锁冲突和性能问题。因此,在使用行级锁时应该尽量减少锁定的行数,只锁定必要的行,避免锁的数量和时间过长。

2.尽量使用索引

行级锁在锁定某一行时,会对该行所在的索引加锁。如果没有使用索引,MySQL 将会对整张表进行扫描,导致锁定粒度变大,降低并发性能。因此,在使用行级锁时,应该尽量使用索引,提高锁定粒度,减少锁的数量和时间。

3.优化事务的大小

事务的大小会直接影响锁定的行数和时间,如果事务过大,将会导致锁定的行数过多,增加锁冲突和性能问题的概率。因此,在使用行级锁时,应该尽量优化事务的大小,尽可能减小事务的范围和时间,提高并发性能。

例如,有一个商品表 products,需要批量更新价格,如果事务过大,将会导致锁定的行数过多,性能较差,可以将大事务分为多个小事务,例如:

-- 批量更新前半部分商品价格
BEGIN;
UPDATE products SET price = price * 0.9 WHERE id BETWEEN 1 AND 500;
COMMIT;

-- 批量更新后半部分商品价格
BEGIN;
UPDATE products SET price = price * 0.9 WHERE id BETWEEN 501 AND 1000;
COMMIT;

4.使用锁的超时机制

MySQL 支持锁的超时机制,当锁定时间超过指定的时间时,将自动释放锁,避免锁冲突和死锁问题。在使用行级锁时,应该合理设置锁的超时时间,避免长时间等待锁导致性能问题。

例如,有一个账户表 account,需要转账操作,如果锁定的时间过长,将会影响并发性能,可以使用锁的超时机制来避免锁定时间过长,例如:

BEGIN;
SELECT * FROM account WHERE id = 1 FOR UPDATE NOWAIT;
-- 更新账户表中 id=1 的记录
COMMIT;

这里使用 NOWAIT 关键字来设置锁的超时机制,如果获取不到锁,将立即返回错误,避免了锁定时间过长。

需要注意的是,使用锁的超时机制时,应该避免死锁的情况,如果出现死锁,超时机制可能会误判导致数据不一致。

6.InnoDB 有哪几类行锁?

实际上,InnoDB 行锁定不仅仅是对索引数据页上的记录加锁,而是对整个索引记录(包括数据页和索引页)进行加锁。当使用 InnoDB 表时,MySQL 提供了三种行级锁定方式,分别是:

  1. 记录锁(Record Lock):也称行锁,只锁定某个索引上的一行记录,即对某个记录加锁。

  2. 间隙锁(Gap Lock):锁定索引记录之间的间隙,但不包括记录本身,锁定某个范围之前的间隙或之后的间隙,但不包括指定范围的记录本身。例如,使用 WHERE 子句查询某个范围内的记录时,如果使用间隙锁定,将锁定范围之前或之后的间隙,避免其他事务插入相同范围的记录。

  3. Next-Key 锁(Next-Key Lock):锁定索引记录和索引记录之间的间隙,包括索引记录本身和之前的间隙,但不包括之后的间隙。Next-Key 锁包含了 Record Lock 和 Gap Lock,确保了同时避免幻读和更新丢失。

InnoDB 默认的隔离级别是 REPEATABLE-READ,行锁默认使用的是 Next-Key Lock。在 REPEATABLE-READ 隔离级别下,MySQL 会在读取数据时锁定所有读取到的数据行(记录锁),同时锁定所有查询范围之前的间隙(Gap Lock)。此外,MySQL 还会对每个查询的结果集中的第一个记录之前的间隙加上 Next-Key Lock,确保其他事务不会插入相同查询范围内的记录。这样可以避免幻读的问题。

需要注意的是,InnoDB 行级锁定是基于索引实现的,如果没有使用索引,MySQL 会自动添加一个隐藏的索引,然后再对该索引上的记录进行锁定。同时,InnoDB 行锁定是基于事务的,只有在事务隔离级别为可重复读或串行化时才会生效。

7.什么是共享锁和排他锁

共享锁和排他锁是数据库中常用的两种锁定方式,用于控制对共享资源的访问和修改,保证数据的一致性和完整性。

共享锁允许多个事务同时读取同一份数据,但是只有一个事务可以对数据进行修改。在获取共享锁之后,其他事务可以继续获取共享锁,但是不能获取排他锁。共享锁通常用于读取数据时使用,可以防止并发修改数据时出现不一致的情况。

排他锁只允许一个事务对数据进行修改,其他事务需要等待该事务释放锁后才能进行修改。在获取排他锁之后,其他事务不能获取共享锁和排他锁。排他锁通常用于修改数据时使用,可以避免并发修改数据时出现竞争的情况。

举个例子来说,假设有一个银行账户表,多个用户需要对该表进行读取和修改。在读取账户余额时,可以使用共享锁,多个用户可以同时读取账户余额;在修改账户余额时,需要使用排他锁,只有一个用户可以对账户余额进行修改。如果多个用户同时修改账户余额,就可能会导致数据不一致或数据丢失的问题,因此需要使用排他锁保证数据的完整性。

8.意向锁有什么作用?

在多用户环境下,事务之间可能会相互冲突,需要对访问的数据行进行加锁以防止冲突。但是在一个事务中,如果需要对多个数据行进行加锁,那么需要先获取这些数据行所在的数据页上的锁,然后再获取对应的行锁,这样就会产生很多额外的开销,影响系统性能。

为了减少这种开销,InnoDB使用意向锁来帮助事务减少对锁的获取次数。意向锁并不实际限制数据行的访问,而是用来指示一个事务即将获取的锁的类型(共享锁或排他锁)。当事务请求获取一个数据行上的行级别锁时,InnoDB会首先获取该数据页的意向锁,以确保该数据页上不会出现与该事务请求相冲突的其他锁。

在 InnoDB 存储引擎中,意向锁分为意向共享锁(Intention Shared Lock)和意向排他锁(Intention Exclusive Lock)两种。意向共享锁表示事务需要在一个数据页上获取多个行共享锁,而意向排他锁表示事务需要在一个数据页上获取行排他锁。

意向锁是表级锁,共有两种:

  • 意向共享锁(Intention Shared Lock,IS 锁):事务有意向对表中的某些记录加共享锁(S 锁),加共享锁前必须先取得该表的 IS 锁。
  • 意向排他锁(Intention Exclusive Lock,IX 锁):事务有意向对表中的某些记录加排他锁(X 锁),加排他锁之前必须先取得该表的 IX 锁。

意向锁并不是一个实际存在的锁,它只是对一个事务请求所需的行级别锁的指示。意向锁是由数据库自己维护的,用户无法手动操作意向锁。它的作用是帮助数据库减少锁竞争,提高并发性能。

当一个事务需要对一个数据行加锁时,InnoDB 引擎会先获取该数据行所在的数据页上的意向锁,然后再获取对应的行级别锁。这样可以确保该数据页上不会出现与该事务请求相冲突的其他锁。

意向锁之间是互相兼容的。

意向锁和共享锁和排它锁互斥(这里指的是表级别的共享锁和排他锁,意向锁不会与行级的共享锁和排他锁互斥)。

9.当前读和快照读有什么区别?

当前读和快照读的区别主要在于读取的数据版本不同,以及读取的方式和时间不同。

1.数据版本不同

  • 当前读:读取的是最新的数据版本。
  • 快照读:读取的是事务开始时的数据版本,也称为一致性读。

2.取方式和时间不同

  • 当前读:需要加锁,保证读取的数据是最新的,适用于修改、删除等操作,会阻塞其他事务的写操作,但不会阻塞读操作。
  • 快照读:不需要加锁,可以并发读取数据,适用于查询操作。快照读的时间点是事务开始时,只能读取到该时间点之前的数据版本。

只有在事务隔离级别 RC(读取已提交) 和 RR(可重读)下,InnoDB 才会使用一致性非锁定读:

  • 在 RC 级别下,对于快照数据,一致性非锁定读总是读取被锁定行的最新一份快照数据。
  • 在 RR 级别下,对于快照数据,一致性非锁定读总是读取本事务开始时的行数据版本。

10.自增锁有了解吗?

自增锁是 InnoDB 存储引擎中的一种特殊的行级锁,主要用于保证自增列的唯一性。在 InnoDB 存储引擎中,自增列一般通过给自增列加一个独占锁来保证唯一性。这个独占锁就是自增锁。

当一个事务往一张表中插入一行数据时,如果这行数据的自增列值需要通过获取自增锁来实现自增,那么该事务会在该自增锁上加一个排他锁,然后获取自增值并插入到新的行中,最后释放锁。其他事务在获取自增值时会阻塞,直到持有自增锁的事务释放锁。

自增锁的作用是保证自增列的唯一性,避免出现重复的自增值。它的加锁范围是自增索引上的锁,锁定自增值的同时,也会锁定自增值的上一个值,避免其他事务在插入数据时重复使用自增值。

需要注意的是,由于自增锁的使用会造成事务的阻塞,因此在高并发的场景下,如果频繁地往表中插入数据,就可能会出现自增锁成为瓶颈的情况。在这种情况下,可以考虑使用非自增列,或者使用更高效的自增列实现方式,例如使用主键生成器来生成唯一的主键值。

11.如何处理死锁问题?

在数据库中,锁是为了保证数据的一致性和完整性而引入的机制。但是,当多个事务同时获取锁并且互相等待对方释放锁的时候,就会发生死锁问题。这时候,事务将无法继续执行下去,也无法回滚或提交,只能被强制终止。

解决策略:

等待:直接进入等待,直到超时。这个超时时间可以通过参数innodb_lock_wait_timeout来设置。

死锁检测:发起死锁检测,发现死锁后,主动回滚死锁链条中的某一个事务,让其他事务得以继续执行。将参数innodb_deadlock_detect设置为on,表示开启这个逻辑。

死锁检测缺点:每个新来的被堵住的线程,都要判断会不会由于自己的加入导致了死锁,这是一个时间复杂度是O(n)的操作。要耗费大量的CPU资源

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