五.锁

5.1 概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算资源CPU、 RAM、I/O的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

MySQL中锁的分类：

1.按照锁的使用方式分类：

共享锁、排它锁

2.按照锁的粒度分：

全局锁：锁定数据库中的所有表。

表级锁：每次操作锁住整张表。

行级锁：每次操作锁住对应的行数据。

3.从思想层面上分：

悲观锁、乐观锁

5.2 共享锁&排他锁

5.2.1 共享锁

共享锁，Share lock，也叫读锁。它是指当对象被锁定时，允许其它事务读取该对象，也允许其它事务从该对象上再次获取共享锁，但不能对该对象进行写入。加锁方式是：

# 方式1
select ... lock in share mode;
# 方式2
select ... for share;

如果事务T1 在某对象持有共享(S)锁，则事务T2 需要再次获取该对象的锁时，会出现下面两种情况： - 如果T2 获取该对象的共享(S)锁，则可以立即获取锁； - 如果T2 获取该对象的排他(X)锁，则无法获取锁；

例子：

为了更好的理解上述两种情况，可以参照下面的执行顺序流和实例图

给user表加共享锁

给user表id=3的行加共享锁

通过上述两个实例可以看出： - 当共享锁加在user表上，则其它事务可以再次获取user表的共享锁，其它事务再次获取user表的排他锁失败，操作被堵塞； - 当共享锁加在user表id=3的行上，则其它事务可以再次获取user表id=3行上的共享锁，其它事务再次获取user表id=3行上的排他锁失败，操作被堵塞，但是事务可以再次获取user表id!=3行上的排他锁；

5.2.2 排它锁

排它锁，Exclusive Lock，也叫写锁或者独占锁，主要是防止其它事务和当前加锁事务锁定同一对象。同一对象主要有两层含义： - 当排他锁加在表上，则其它事务无法对该表进行insert,update,delete,alter,drop等更新操作； - 当排他锁加在表的行上，则其它事务无法对该行进行insert,update,delete,alter,drop等更新操作；

排它锁加锁方式为：

select ... for update;

例子：

为了更好的说明排他锁，可以参照下面的执行顺序流和实例图：

给user表对象加排他锁

给user表id=3的行对象加排他锁

5.3 全局锁

5.3.1 介绍

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，在进行逻辑备份的过程中，通过加全局锁，数据库中的数据就不会发生变化，这样就保证了数据的一致性和完整性。。

5.3.2 语法

1.加全局锁

flush tables with read lock ;

2.数据备份

mysqldump -uroot –p1234 itcast > itcast.sql

3.释放锁

unlock tables ;

5.3.3 特点

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：

1.如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。

2.如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志（binlog），会导致主从延迟。

注意：在InnoDB引擎中，我们也可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据备份。

mysqldump --single-transaction -uroot –p123456 itcast > itcast.sql

5.4 表级锁

5.4.1 介绍

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM、 InnoDB、BDB等存储引擎中。

对于表级锁，主要分为以下三类：表锁、元数据锁（meta data lock，MDL）、意向锁

5.4.2 表锁

1.什么是表锁

表锁就是对整张表加锁，包含读锁和写锁，由MySQL Server实现，表锁需要显示加锁或释放锁，具体指令如下：

# 给表加写锁
lock tables tablename write;

# 给表加读锁
lock tables tablename read;

# 释放锁
unlock tables;

2.表锁的特点

A.读锁

代表当前表为只读状态，读锁是一种共享锁。需要注意的是，读锁除了会限制其它线程的操作外，也会限制加锁线程的行为，具体限制如下： 1. 加锁线程只能对当前表进行读操作，不能对当前表进行更新操作，不能对其它表进行所有操作； 2. 其它线程只能对当前表进行读操作，不能对当前表进行更新操作，可以对其它表进行所有操作；

例子

B.写锁

写锁：写锁是一种独占锁，需要注意的是，写锁除了会限制其它线程的操作外，也会限制加锁线程的行为，具体限制如下： 1. 加锁线程对当前表能进行所有操作，不能对其它表进行任何操作； 2. 其它线程不能对当前表进行任何操作，可以对其它表进行任何操作

3.结论: 读锁不会阻塞其他客户端的读，但是会阻塞写。写锁既会阻塞其他客户端的读，又会阻塞其他客户端的写。并且加读锁和写锁的线程不能再对其它表做任何操作

5.4.3 元数据锁

1.什么是元数据锁

元数据锁：metadata lock，简称MDL，它是在MySQL 5.5版本引进的。元数据锁不用像表锁那样显式的加锁和释放锁，而是在访问表时被自动加上，以保证读写的正确性。加锁和释放锁规则如下：

MDL读锁之间不互斥，也就是说，允许多个线程同时对加了 MDL读锁的表进行CRUD(增删改查)操作；
MDL写锁，它和读锁、写锁都是互斥的，目的是用来保证变更表结构操作的安全性。也就是说，当对表结构进行变更时，会被默认加 MDL写锁，因此，如果有两个线程要同时给一个表加字段，其中一个要等另一个执行完才能开始执行。
MDL读写锁是在事务commit之后才会被释放；

2.例子

为了更好的说明 MDL读锁规则，可以参照下面的顺序执行流和实例图：

为了更好的说明 MDL写锁规则，可以参照下面的顺序执行流和实例图：

5.4.4 意向锁

1.介绍

为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。

有了意向锁之后：

客户端一：在执行DML操作时，会对涉及的行加行锁，同时也会对该表加上意向锁。

其他客户端：在对这张表加表锁的时候，会根据该表上所加的意向锁来判定是否可以成功加表锁，而不用逐行判断表中每行是否有行锁。

2.分类

意向共享锁(IS): 由语句select ... lock in share mode添加。与表锁共享锁 (read)兼容，与表锁排他锁(write)互斥。

意向排他锁(IX): 由insert、update、delete、select...for update添加。与表锁共享锁(read)及排他锁(write)都互斥，意向锁之间不会互斥。

3.注意

一旦事务提交了，意向共享锁、意向排他锁，都会自动释放。

可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from
performance_schema.data_locks;

5.4.5 锁的兼容性

下面的图表总结了表级锁类型的兼容性

5.5 行级锁

5.5.1 介绍

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。并不是所有的引擎都支持行锁，比如，InnoDB引擎支持行锁而 MyISAM引擎不支持。

InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：

行锁（Record Lock）：锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete。在 RC、RR隔离级别下都支持。

间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。

临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap。在RR隔离级别下支持。

5.5.2 行锁

1.介绍

InnoDB实现了以下两种类型的行锁：

共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排它锁。

排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

两种行锁的兼容情况如下:

常见的SQL语句，在执行时，所加的行锁如下：

5.5.3 间隙锁&临键锁

默认情况下，InnoDB在 REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用临键锁（next-key ）进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

索引上的等值查询(唯一索引)，给不存在的记录加锁时, 优化为间隙锁。

索引上的等值查询(非唯一普通索引)，向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 退化为间隙锁。

索引上的范围查询(唯一索引)--会访问到不满足条件的第一个值为止。

注意：间隙锁唯一目的是防止其他事务插入间隙。间隙锁可以共存，一个事务采用的间隙锁不会阻止另一个事务在同一间隙上采用间隙锁。

5.5.4 示例

A. 索引上的等值查询(唯一索引)，给不存在的记录加锁时, 优化为间隙锁。

B. 索引上的等值查询(非唯一普通索引)，向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 退化为间隙锁。

介绍分析一下：我们知道InnoDB的B+树索引，叶子节点是有序的双向链表。假如，我们要根据这个二级索引查询值为18的数据，并加上共享锁，我们是只锁定18这一行就可以了吗？并不是，因为是非唯一索引，这个结构中可能有多个18的存在，所以，在加锁时会继续往后找，找到一个不满足条件的值（当前案例中也就是29）。此时会对18加临键锁，并对29之前的间隙加锁。

C.索引上的范围查询(唯一索引)--会访问到不满足条件的第一个值为止。

查询的条件为id>=19，并添加共享锁。此时我们可以根据数据库表中现有的数据，将数据分为三个部分：

[19]

(19,25]

(25,+∞]

所以数据库数据在加锁是，就是将19加了行锁，25的临键锁（包含25及25之前的间隙），正无穷的临键锁(正无穷及之前的间隙)。

5.6 乐观锁&悲观锁

在MySQL中，无论是悲观锁还是乐观锁，都是人们对概念的一种思想抽象，它们本身还是利用 MySQL提供的锁机制来实现的。其实，除了在MySQL数据，像 Java语言里面也有乐观锁和悲观锁的概念。

悲观锁，可以理解成：在对任意记录进行修改前，先尝试为该记录加上排他锁(exclusive locking)，采用的是先获取锁再操作数据的策略，可能会产生死锁；
乐观锁，是相对悲观锁而言，一般不会利用数据库的锁机制，而是采用类似版本号比较之类的操作，因此乐观锁不会产生死锁的问题；

5.7 死锁和死锁检测

当并发系统中不同线程出现循环资源依赖，涉及的线程都在等待别的线程释放资源时，就会导致这几个线程都进入无限等待的状态，称为死锁。可以通过下面的指令查看死锁

show engine innodb status\G

当出现死锁以后，有两种策略：

一种策略是，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，InnoDB 中 innodb_lock_wait_timeout 的默认值是 50s。
另一种策略是，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，让其它事务得以继续执行。将参数 innodb_deadlock_detect 设置为 on，表示开启死锁检测。