在这里插入图片描述

前言

MySQL 锁机制是保证多个并发事务同时访问数据库时数据一致性的重要手段，也是 MySQL 的重要特性之一。在实际开发使用 MySQL 数据库时，了解并掌握 MySQL 的锁机制非常重要，因为不正确的锁机制使用很容易出现严重的性能瓶颈和数据不一致等问题。

一、MySQL 的锁分类

MySQL 中的锁可以分为共享锁和排它锁。共享锁和排它锁是两种不同的锁类型，在不同的场景下发挥着不同的作用。相比较而言，共享锁更适合在读多写少的场景下使用，而排它锁更适合在写多读少的场景下使用。

1. 共享锁（Shared Locks，简称 S 锁）

共享锁指的是多个事务可以同时获得对一个相同资源的锁定，这些事务可以读取但不能修改资源。多个共享锁可以共存，各自都可以读取资源，但是不能够对其进行修改，直到所有的共享锁都被释放为止。

2. 排它锁（Exclusive Locks，简称 X 锁）

排它锁是指一个事务获得资源的锁定后，其他事务就不能再对该资源进行任何锁定，包括共享锁和排它锁。此时，有排它锁的事务既可以读取也可以修改资源，其他任何事务都没有权限读取和修改这个资源，直到当前事务释放了这个锁。
在这里插入图片描述

二、MySQL 的锁粒度分类

MySQL 中的锁还可以按照锁定的粒度大小进行分类。根据粒度大小不同，MySQL 的锁可以分为表锁、行锁、页锁等不同的类型。

1. 表锁

表锁是 MySQL 中最大的锁粒度，指对一整张表进行加锁。当一个事务获得一个表锁后，其他事务就不能对该表进行任何修改操作，直到该事务释放了对该表的锁定。表锁往往被用于一些特定的场景，比如备份、统计、DDL 操作等。MySQL 中的 MyISAM 存储引擎就是使用表锁的例子，它在执行 DML 操作时都会对整张表进行锁定操作。

-- 在 MyISAM 存储引擎中使用表级锁，锁定一个表
LOCK TABLES table_name WRITE;

-- 执行修改操作
UPDATE table_name SET column_name = value WHERE condition;

-- 释放表级锁
UNLOCK TABLES;

2. 行锁

行锁是 MySQL 中最小的锁粒度，指对一行记录进行加锁。当一个事务获得一个行锁后，其他事务就不能对该行进行任何修改操作，直到该事务释放了对该行的锁定。行锁可以精确地控制锁定的粒度，避免不必要的锁定操作。MySQL 中的 InnoDB 存储引擎就是使用行锁的例子，它在执行修改操作时都会对涉及到的行进行锁定操作。

-- 在 InnoDB 存储引擎中使用行级锁，锁定一行数据
SELECT * FROM table_name WHERE primary_key = 1 FOR UPDATE;

-- 执行修改操作
UPDATE table_name SET column_name = value WHERE primary_key = 1;

-- 释放行级锁
COMMIT;

3. 页锁

页锁是介于表锁和行锁之间的一种锁粒度，指对一个数据页进行加锁。当一个事务获得一个页锁后，其他事务就不能对该页内的行进行任何修改操作，直到该事务释放了对该页的锁定。MySQL 中的 BDB 存储引擎就是使用页锁的例子，它在执行 DML 操作时会对一页（通常为 4KB）数据进行锁定。
在这里插入图片描述

三、MySQL 的锁机制

MySQL 提供了两种不同的锁机制，分别为悲观锁和乐观锁。下面我们将对这两种锁机制进行详细解释。

1. 悲观锁

MySQL 的悲观锁机制比较常见，也是我们在日常开发中经常使用的锁机制。悲观锁机制认为当多个事务访问同一个数据时，一定会发生冲突从而导致数据不一致情况的发生，因此每次访问该数据时都会进行加锁操作，确保该数据的一致性。

悲观锁的实现方式常见有两种，分别为共享锁和排它锁。在 MySQL 中，悲观锁机制通常是通过使用各种锁类型来实现的。

共享锁（Shared Locks，简称 S 锁）：共享锁指的是多个事务可以同时获得对一个相同资源的锁定，这些事务可以读取但不能修改资源。多个共享锁可以共存，各自都可以读取资源，但是不能够对其进行修改，直到所有的共享锁都被释放为止。
排它锁（Exclusive Locks，简称 X 锁）：排它锁是指一个事务获得资源的锁定后，其他事务就不能再对该资源进行任何锁定，包括共享锁和排它锁。此时，有排它锁的事务既可以读取也可以修改资源，其他任何事务都没有权限读取和修改这个资源，直到当前事务释放了这个锁。

-- 创建一个 test 表
CREATE TABLE `test` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) DEFAULT '',
  PRIMARY KEY (`id`),
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci;

-- 插入数据
INSERT INTO `test` (`name`) VALUES ('test');

-- session1
START TRANSACTION ;
-- 获取悲观锁
SELECT `name` FROM `test` WHERE `id`=1 FOR UPDATE;
-- 执行一些操作
...
-- 释放悲观锁
COMMIT ;

-- session2
START TRANSACTION ;
-- 获取悲观锁
SELECT `name` FROM `test` WHERE `id`=1 FOR UPDATE;
-- 执行一些操作
...
-- 释放悲观锁
COMMIT ;

上面的示例中，两个 session 都尝试获取 test 表 id 为1的记录的悲观锁，在一个 session 中获取悲观锁后，另一个
session 就必须等待当前 session 结束后才能获取锁，从而实现了数据的排他性。

2. 乐观锁

相对于悲观锁机制而言，乐观锁机制则认为对于同一个数据的并发访问情况是非常少的，因此不会出现数据冲突的情况，从而可以不加锁直接操作该数据。如果没有发现数据冲突，就会成功地进行操作，并且将操作结果更新到数据中；如果发现数据冲突，则会给出相应的提示，并让用户选择相应的处理方式。乐观锁的实现方式通常包括版本号、时间戳、CAS（Compare And Swap）等技术。

-- 创建一个 test 表
CREATE TABLE `test` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) DEFAULT '',
  `version` int(11) DEFAULT '0',
  PRIMARY KEY (`id`),
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci;

-- 插入数据
INSERT INTO `test` (`name`, `version`) VALUES ('test', 0);

-- 模拟并发更新
-- session1
START TRANSACTION ;
SELECT @version:=`version` FROM `test` WHERE `id`=1;
-- 当前版本号为0
-- 延时等待 session2 修改提交
-- session2
START TRANSACTION ;
SELECT @version:=`version` FROM `test` WHERE `id`=1;
-- 当前版本号为0，`name` 改为 'test1'，`version` 加 1
UPDATE `test` SET `name`='test1',`version`=`version`+1 WHERE `id`=1;
COMMIT ;
-- `test` 表的数据变为(id=1,name='test1',version=1)
-- session1
-- 修改数据
UPDATE `test` SET `name`='test2',`version`=`version`+1 WHERE `id`=1 AND `version`=@version;
-- 若修改成功，则 `test` 表的数据变为(id=1,name='test2',version=1)；否则修改失败
COMMIT ;

在这里插入图片描述

四、MySQL 的锁应用场景

MySQL 中的锁可以应用在很多不同的场景中，下面我们将简要介绍其中的两个常用场景。

1. 精细化控制并发访问

在高并发系统中，如果同时有多个事务对某些共享资源进行访问，那么这些事务就会产生资源竞争，容易导致数据出现不一致的情况。因此，在这种情况下，使用 MySQL 的锁机制可以有效地避免资源竞争的出现，保证数据一致性。对于并发访问问题，可以通过使用行级锁定来实现精细化的控制，进而提高数据库的并发处理能力。

2. 防止数据异常处理

在实际开发中，有时候会遇到一些意外情况，导致程序没有正常执行完成就退出，或者其中某些语句卡住，从而影响了后续程序的执行，降低了应用程序的可靠性。这种情况下，如果直接放回一个错误信息或者是空结果，很容易导致数据的异常。因此，使用 MySQL 的锁机制可以避免出现这种情况，保证数据的一致性。在这种情况下，使用排它锁可大大提高 MySQL 数据库的执行效率，同时可以避免出现数据异常情况。
在这里插入图片描述