MySQL的並發處理機制,有MVCC及鎖機制來處理,上篇簡要說明了 MVCC及隔離級別:mysql的並發處理機制_上篇 ,這篇來說說mysql下的鎖。
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1 Innodb的鎖
在innodb中,有4種類型的鎖:IX、X、IS及S鎖,其說明如下:
| 類型 | 說明 | 場景 |
| S | 共享鎖 | 針對於RS隔離級別的查詢或者添加Lock in share mode的SELECT查詢而產生的鎖 |
| X | 排它鎖 | 針對於update、delete、insert操作而產生的鎖 |
| IS | 意向共享鎖 | 表級別的鎖,在添加S鎖之前對表格添加IS鎖 |
| IX | 意向排他鎖 | 表級別的鎖,在添加X鎖之前對表格添加IX鎖 |
1.1 鎖定兼容情況
四個鎖之間的兼容性,需要分成兩種情況來討論,鎖粒度小於表級別的鎖的兼容情況,表級的鎖兼容情況。
- 鎖粒度小於表級別的鎖的兼容情況

- 對於這兩行鎖的兼容說明如下:
- 假設有一行數據,添加了行鎖S鎖,那么這個行數據,可以提供給其他事務進行S鎖的申請和添加,但是不支持其他事務對這一行進行X鎖的申請和添加。比如,事務A,對 pk100 這一行進行了 查詢操作並添加了S鎖,那么其他事務仍然可以對這一行數據進行查詢,但是不能對這行數據進行 UPDATE 跟 DELETE 操作,會處於鎖等待情況,直到該事務A結束並釋放S鎖;
- 假設有一行數據,添加了X鎖,那么這個行數據,不允許其他事務對這一行數據進行加鎖。比如,事務A,對pk100這一行進行了UPDATE操作,那么其他事務在事務A沒有結束之前,都無法對這一行數據申請 S鎖。
- 表級的鎖兼容情況

- 對於表級別的鎖兼容性如下:
- 當一個表格持有S表鎖時,不需要其他事務對該表格申請X鎖跟IX鎖,但是允許申請S跟IS鎖。比如,事務A對表格tba全表讀,加了S表鎖,期間支持其他事務對tba全表讀(申請S表鎖成功)、支持其他事務對tba行數據查詢(申請IS表鎖成功),但是不支持對表格全表的修改操作(申請X表鎖等待)跟不支持對表格行數據修改操作(申請IX表鎖等待);
- 當一個表格持有X表鎖時,持有鎖期間,不支持其他所有鎖的申請;
- 當一個表格持有IS表鎖時,允許申請 S表鎖、IS表鎖、IX表鎖,但是不支持X表鎖申請。
- 比如,事務A對表格tba 查詢了 id = 10(id為主鍵)這一行數據,這個時候,表格tba持有IS表鎖,id = 10 這一行持有 S 行鎖,期間,支持其他事務對 tba 全表查詢(申請表鎖S成功)或者 基於索引查找(申請表鎖IS成功)
- 如果需要對行 id = 20 進行數據修改,則會先申請 tba 的表鎖 IX(申請成功),然后再申請id=20行鎖X (申請成功);如果需要對 id = 10 這一行數據進行修改,則會申請 tba的表鎖 IX(表鎖申請成功),然后申請 id = 10 的行鎖X(申請堵塞,因為 id = 10 正持有S鎖);
- 如果需要對表格進行全表修改,需要申請表鎖(X鎖),這個時候,IS鎖的優勢來了,當查看表格是否有其他事務在訪問操作時,一看表鎖IS就知道有其他事務對表格內部某些數據持有S鎖,並且還沒有釋放,那么這個時候,申請X鎖就會處於等待狀態,而不需要一行一行去查詢每一行數據有沒有被其他事務持有鎖,可以大規模的減少查詢 鎖申請情況;
- 當一個表格持有IX表鎖時,支持申請IS、IX表鎖,但是不兼容S、X表鎖。
- 比如,事務A對表格 tba 中 id=10 (id為主鍵)進行進行 數據修改,這個時候,會對表格 tba 先申請一個 IX 表鎖(申請成功),然后申請 id =10 的 X 行鎖,申請成功,則 事務A 持有 IX 表鎖、id=10的X 行鎖,此時事務B 查詢 id=20的行,申請表鎖 IS 成功,申請 id=20的 S 行鎖成功;事務C 修改 id=30的行數據,申請表鎖 IX 成功,申請 id=30的行鎖 X成功;但是,事務D中,對整個表格發起update或者全表SELECT操作,需要申請 X表鎖或者S表鎖,正常情況下,應該要對表格的每一行數據進行查看,確保每一行數據的行鎖情況,但是因為有了意向鎖,事務D一看到 tba 持有 了IX鎖,則明白,tba 中某些行持有X鎖,則會不兼容其他事務對tba 表鎖S ,表鎖X的申請。
- 為什么要引入意向表鎖?
- 在沒有意向鎖的時候,如果事務T 需要給表格 A 添加 一個S 表鎖,那么就意味這這個表格內部的每一行數據,都不能有X鎖,才能夠申請 S 表鎖成功,如果表格數據很多,一行行查找非常浪費加鎖時間,這個時候,就出現了表格意向鎖,當表格內部某些行發生 UPATE DELETE INSERT操作,則會對表格 加上 一個意向 IX 表鎖,這樣 事務T在申請 表格A的 S 表鎖時,只需要檢查 表格 A 是否有 IX表鎖,如果有,則意味內部有 部分行數據持有X鎖,則直接進入等待情況,如果表格沒有 IX表鎖,則直接申請S表鎖成功,這是一個多么節約加鎖時間的操作!
1.2 鎖的級別
- Table Lock
- 表鎖,如果沒有where條件、無可用索引或者獲取的行記錄過多,則會使用 table full scan,添加表鎖
- Record Lock
- 記錄鎖,如果執行計划使用了索引,則會根據索引的查找情況添加行鎖
- Gap Lock
- 在RR、RS隔離級別,發生在索引值之間,在連續的兩個索引值之間添加鎖,加鎖后,這兩個索引值之間,無法插入新的索引值,不包含行記錄
- Next-Key Lock
- Record Lock 跟Gap Lock的組合,合體成為Next-KEY Lock
表鎖、行鎖都相對好理解,這里嘗試簡單說明下 GAP LOCK。
假設當前隔離級別為RR,表格 tbgap( id int auto_increment primary key not null , name varchar(50) , sort int , key ix_sort (sort)) engine=innodb;
表格數據如下:
在索引ix_sort上,一共有7個間隙,分別為(-∞,(1,6)),((1,6),(2,5)),((2,5),(3,2)),((3,2),(5,4)),((5,4),(6,1)),((6,1),(7,3)),((7,3),+∞),而根據實際的隔離級別及鎖申請情況,加在這些間隙上的鎖,則成為 GAP LOCK 。
1.3 鎖與隔離級別(不考慮 lock in shar mode跟for update )
- RU,讀未提交記錄,不加鎖讀,正常寫鎖;
- RC,快照讀,無鎖;當前讀,加 Record Lock
- RR,快照讀,無鎖;當前讀,對讀取到的記錄加 Record Lock,同時為了確保where條件范圍內的數據無變化,會增加Next key lock
- RS,讀寫均為當前讀,不支持快照讀。包括select 在內,對讀取到的記錄加 Record Lock,同時為了確保where條件范圍內的數據無變化,會增加Next key lock。
2 鎖的申請與釋放過程
看SQL語句的鎖情況,需要結合隔離級別、執行計划、表結構等,同一個SQL,不同的隔離級別、表結構、執行計划,其鎖情況不一定是一樣的!
本次模擬這3個表格,age列分別:無索引、有一般索引、有唯一索引。表結構結束及數據如下:
CREATE TABLE tb_no_index ( id int primary key not null auto_increment, age int not null, name varchar(100) );
CREATE TABLE tb_index ( id int primary key not null auto_increment, age int not null, name varchar(100) KEY ix_age(age) );
CREATE TABLE tb_unique_index ( id int primary key not null auto_increment, age int not null,name varchar(100) UNIQUE KEY ix_age(age) );
INSERT INTO tb_no_index(age) values(2),(9),(21),(4),(7),(25);
INSERT INTO tb_index(age) values(2),(9),(21),(4),(7),(25);
INSERT INTO tb_unique_index(age) values(2),(9),(21),(4),(7),(25);
每個表格IX_age的索引行數就據如下圖展示:
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age
|
2
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4
|
7
|
9
|
21
|
25
|
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id
|
1
|
4
|
5
|
2
|
3
|
6
|
每個表格主鍵上面的行數就據如下圖展示:
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id
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
age
|
2
|
9
|
21
|
4
|
7
|
25
|
|
name
|
null
|
null
|
null
|
null
|
null
|
null
|
2.1 Read Uncommitted
所有事務隔離級別設置: set session transaction isolation level read Uncommitted ;
RU是讀未提交,不添加 LOCK IN SHARE MODE 跟 FOR UPDATE 的 SELECT 語句,均為讀未提交,不加鎖,存在臟讀、不可重復讀及幻讀。
所有UPDATE、DELETE、INSERT獲取當前讀記錄,加鎖。
|
表格 SQL
|
select * from tbname
where age/id ...
|
update tbname set name=...
where id = 4
|
update tbname set name=...
where age = 21
|
update tbname set name=...
where age between 5 and 15
|
|
tb_no_index
|
讀不加鎖,讀未提交數據
可能有臟讀、不可重復讀及幻讀
|
當前讀,根據主鍵修改數據
tbname 加意向表鎖 IX
id=4 加 行鎖 X
|
表格的age列無索引,所以update過程中,全表加X鎖
支持semi-constent-read,如果有其他update語句修改其他行不堵塞,但是不支持 select ... for update
|
同左
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|
tb_index
|
表格的age列有索引,update過程中
tb_index 加 表格意向鎖 IX
age索引上面,age=21 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=3 這一行數據,添加行數 X
|
表格的age列有索引,update過程涉及age=7,9 兩行數據
tb_index 加表格意向鎖 IX
age索引上面,age=7,age=9 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=2,id=5 這一行數據,添加行數 X
|
||
|
tb_unique_index
|
同上
|
同上
|
2.2 Read Committed
所有事務隔離級別設置: set session transaction isolation level read committed ;
RC是讀已提交,不添加 LOCK IN SHARE MODE 跟 FOR UPDATE 的 SELECT 語句,均為 快照讀,不加鎖,同個事務內讀取同一個版本的數據,可能非最新數據,但是不存在臟讀、不可重復讀及幻讀情況。
所有UPDATE、DELETE、INSERT獲取當前讀記錄,加鎖。
下表中,黃綠色 字體 是RC與RU隔離級別不同的地方,仔細閱讀分析結果可以知道,在 RU 跟 RC 間,最大的區別在於 SELECT 的查詢模式,RU 為 讀未提交,而 RC 為快照讀。UPATE/DELETE/INSERT的加鎖模式類同。
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表格
SQL
|
select * from tbname
where age/id ...
|
update tbname set name=...
where id = 4
|
update tbname set name=...
where age = 21
|
update tbname set name=...
where age between 5 and 15
|
|
tb_no_index
|
快照讀,不加鎖
讀取的數據不一定是最新版本,但是事務內的所有查詢讀取數據都是同一版本的行數據,不存在臟讀、不可重復讀及幻讀的情況
|
當前讀,根據主鍵修改數據
tbname 加意向表鎖 IX
id=4 加 行鎖 X
|
表格的age列無索引,所以update過程中,全表加X鎖
支持semi-constent-read,如果有其他update語句修改其他行不堵塞,但是不支持 select ... for update
|
同左
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|
tb_index
|
表格的age列有索引,update過程中
tb_index 加 表格意向鎖 IX
age索引上面,age=21 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=3 這一行數據,添加行數 X
|
表格的age列有索引,update過程涉及age=7,9 兩行數據
tb_index 加表格意向鎖 IX
age索引上面,age=7,age=9 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=2,id=5 這一行數據,添加行數 X
|
||
|
tb_unique_index
|
同上
|
同上
|
2.3 Read Repeatable
所有事務隔離級別設置: set session transaction isolation level repeatable read ;
RR隔離級別中,SELECT操作支持快照讀,所有的UPDATE/DELETE/INSERT加鎖,鎖類型會新增一個GAP LOCK。
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表格 SQL
|
select * from tbname
where age/id ...
|
update tbname set name=...
where id = 4
|
update tbname set name=...
where age = 21
|
update tbname set name=...
where age between 5 and 15
|
|
tb_no_index
|
快照讀,不加鎖
讀取的數據不一定是最新版本,但是事務內的所有查詢讀取數據都是同一版本的行數據,不存在臟讀、不可重復讀及幻讀的情況
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當前讀,根據主鍵修改數據
tbname 加意向表鎖 IX
id=4 加 行鎖 X
|
表格的age列無索引,所以update過程中
全表加X鎖,期間全表堵塞UPDATE\DELETE\INSERT
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同左
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tb_index
|
表格的age列有索引,update過程中
tb_index 加 表格意向鎖 IX
age索引上面,age=21 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=3 這一行數據,添加行數 X
你以為結束了!並沒有,這里有趣了!
還會添加兩個gap lock ((9,2) ,(21,3)),((21,3), (21,25))
這里我們單獨拎出小表格來分析。
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表格的age列有索引,update過程涉及age=7,9 兩行數據
tb_index 加表格意向鎖 IX
age索引上面,age=7,age=9 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=2,id=5 這一行數據,添加行數 X
同時會在索引 age的值上添加 3個 gap lock,分別為
((4,4),(7,5))、((7,5),(9,2))、((9,2),(21,3))
|
||
|
tb_unique_index
|
以為跟上面的加鎖范圍一樣,no no no
唯一索引列上 每一個age都是唯一的,也就是age=21只有一個,不會再INSERT一個新的 age =21進來,故在這里不需要加gap lock,加鎖情況如下:
tb_index 加 表格意向鎖 IX
age=21 行添加行鎖 X
age索引上面,age=21 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=3 這一行數據,添加行數 X
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表格的age列有索引,update過程涉及age=7,9 兩行數據
tb_index 加表格意向鎖 IX
age索引上面,age=7,age=9 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=2,id=5 這一行數據,添加行數 X
同時會在索引 age的值上添加 3個 gap lock,分別為
((4,4),(7,5))、((7,5),(9,2))、((9,2),(21,3))
但是,范圍查詢添加到gap lock在其他情況下跟非唯一索引會有一些差別,可以看下表的例子。
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這里做亮點補充說明:
2.3.1 RR下的非唯一索引加鎖情況
update tbname set name=... where age = 21
還記得上篇文章說過 RR隔離級別可以防止 幻讀嗎?因為在RR隔離級別中,加多了next-key = record lock + gap lock,gap lock是加在索引值之間的鎖。也就是 當修改 age=21 的行數據時,除了 在 age=21 這一行添加 X record lock , 還在 ((9,2) ,(21,3)),((21,3), (21,25))這兩個age值得范圍內添加 gap lock。加鎖的情況是:tb_index添加 IX意向鎖,age索引上添加age=21的 x record lock,再在主鍵上的行記錄 id=5 添加 X record lock,同時在 age 值上添加兩個 gap lock,分別為((9,2) ,(21,3)),((21,3), (21,25))。
注意這里有個誤區,很多小伙伴會認為,那么這么加gap鎖,則意味着,當update age=21這一列時, 9<age<25 ,這個范圍內,是不允許進行 UPATE/DELETE/INSERT的。這種推測實際上是不完整的,因為它沒考慮到跟主鍵!!!
注意,每次寫gap lock的時候,都是有加上主鍵值的。比如這里,當更新 age=21這列時,加了 ((9,2) ,(21,3)),((21,3), (21,25)) 這兩個范圍的 GAP LOCK,那么在當前update age=21的事務還沒有結束的情況下,假設有兩條修改SQL的語句:
update tbname set age=9 where id = 1;
update tbname set age=9 where age = 4;
這兩條SQL,是能夠正常執行,還是堵塞呢?
innodb中,索引按照二叉樹排列順序,而這兩條SQL修改后在IX_AGE上的索引值分別為:(9,1)、(9,4),可以發現(9,1)在鍵值(9,2)的左邊,不在GAP LOCK的范圍內,所以,可以正常執行;而(9,4)在鍵值的右邊,剛好在GAP LOCK的范圍內,會被堵塞!總結:第一條UPDATE SQL,正常秩序;第二條UPDATE SQL會被堵塞。
所以,考慮GAP LOCK的時候,一定要注意結合整個索引鍵值來分析,而索引鍵值=索引值+主鍵。
2.3.2 RR下的唯一索引加鎖情況
update tbname set name=... where age between .. and ...
因為唯一索引上面的索引鍵值都是唯一的,故不會出現重復值的插入的情況,下表羅列了同樣的 范圍查詢修改語句,在唯一索引及非唯一索引上加 GAP_LOCK的情況。
表格數據如下:
加GAP_LOCK的情況如下(注意注意,方便查看,省略了主鍵值,實際上是需要添加上主鍵鍵值的):
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update tbname set name=...
where age between 1 and 7
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update tbname set name=...
where age between 2 and 7
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update tbname set name=...
where age between 5 and 10
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update tbname set name=...
where age between 15 and 50
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tb_index
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(-∞,2),(2,4),(4,7),(7,9)
|
(-∞,2),(2,4),(4,7),(7,9)
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(4,7),(7,9),(9,21)
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(9,21),(21,25),(25,+∞)
|
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tb_unique_index
|
(-∞,2),(2,4),(4,7)
|
(2,4),(4,7)
|
(4,7),(7,9),(9,21)
|
(9,21),(21,25),(25,+∞)
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2.4 Read Serializable
所有事務隔離級別設置: set session transaction isolation level
Serializable ;
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表格 SQL
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select * from tbname
where age/id ...
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update tbname set name=...
where id = 4
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update tbname set name=...
where age = 21
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update tbname set name=...
where age between 5 and 15
|
|
tb_no_index
|
不支持快照讀,所有SELECT都是當前讀,所有SELECT操作都需要加S鎖,除主鍵定值查找\唯一索引定值查找外,其他基於索引或者主鍵的范圍查找都會添加 S GAP LOCK。並發度是四個隔離級別中性能最差的。
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當前讀,根據主鍵修改數據
tbname 加意向表鎖 IX
id=4 加 行鎖 X
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表格的age列無索引,所以update過程中
全表加X鎖,期間全表堵塞UPDATE\DELETE\INSERT
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同左
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tb_index
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表格的age列有索引,update過程中
tb_index 加 表格意向鎖 IX
age索引上面,age=21 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=3 這一行數據,添加行數 X
在age索引上 添加兩個gap lock ((9,2) ,(21,3)),((21,3), (21,25))
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表格的age列有索引,update過程涉及age=7,9 兩行數據
tb_index 加表格意向鎖 IX
age索引上面,age=7,age=9 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=2,id=5 這一行數據,添加行數 X
同時會在索引 age的值上添加 3個 gap lock,分別為
((4,4),(7,5))、((7,5),(9,2))、((9,2),(21,3))
|
||
|
tb_unique_index
|
唯一索引列上 每一個age都是唯一的,也就是age=21只有一個,不會再INSERT一個新的 age =21進來,故在這里不需要加gap lock,加鎖情況如下:
tb_index 加 表格意向鎖 IX
age=21 行添加行鎖 X
|
表格的age列有索引,update過程涉及age=7,9 兩行數據
tb_index 加表格意向鎖 IX
age索引上面,age=7,age=9 行添加行鎖 X
再在主鍵上,給id=2,id=5 這一行數據,添加行數 X
同時會在索引 age的值上添加 3個 gap lock,分別為
((4,4),(7,5))、((7,5),(9,2))、((9,2),(21,3))
但是,范圍查詢添加到gap lock在其他情況下跟非唯一索引會有一些差別,可以看下表的例子。
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這里詳細的來分析下 RS 隔離級別下的SELECT操作加的鎖:
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表格 SQL
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select * from tbname
where id=5
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select * from tbname
where id betwee 5 and 15
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select * from tbname
where age=21
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select * from tbname
where age betwee 5 and 9
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tb_no_index
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主鍵定值查找
表格tbname 添加 IS 意向鎖
id=5 添加 S鎖
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主鍵范圍查找
表格tbname 添加 IS 意向鎖
id=5,id=6 兩行數據 添加 S鎖
同時添加2個 S GAP LOCK ,分別為 ((5,7),(6,25))跟((6,25),+∞)
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全表查找
表格 tbname 添加 IS 意向鎖
由於全表查找,整個表格 再次添加 S 表鎖
|
全表查找
表格 tbname 添加 IS 意向鎖
由於全表查找,整個表格 再次添加S 表鎖
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|
tb_index
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ix_age索引查找
表格tbname 添加 IS 意向鎖
索引上 age = 21 添加 S 行鎖
主鍵上 id=3 添加 S 行鎖
同時添加 2個
S GAP LOCK ,分別為 ((9,2) ,(21,3)),((21,3), (21,25))
|
ix_age索引查找
表格tbname 添加 IS 意向鎖
age索引上面,age=7,age=9 行添加行鎖 S
再在主鍵上,給id=2,id=5 這一行數據,添加行數 S
同時會在索引 age的值上添加 3個 S gap lock,分別為
((4,4),(7,5))、((7,5),(9,2))、((9,2),(21,3))
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||
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tb_unique_index
|
ix_age索引查找
表格tbname 添加 IS 意向鎖
索引上 age = 21 添加 S 行鎖
主鍵上 id=3 添加 S 行鎖
由於age列唯一,故不需要添加GAP LOCK
|
ix_age索引查找
表格tbname 添加 IS 意向鎖
age索引上面,age=7,age=9 行添加行鎖 S
再在主鍵上,給id=2,id=5 這一行數據,添加行數 S
同時會在索引 age的值上添加
2 個 S gap lock,分別為
((4,4),(7,5))、((7,5),(9,2))
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至此,已說明了四個隔離級別是如何加鎖,那么,釋放鎖呢?
在MySQL INNODB中,遵循的是 strong strict 2-PL,也就是所有的write lock 跟read lock 都是在 事務 commit后才釋放。
3 SQL分析
考慮到下文的例子,這里補充兩個概念。
ICP:
MRR:
假設表格 tb_lock ( id int primary key not null, age int,score int,name varchar(10), key ix_age_score ( age, score ) ) 數據修改如下 :
假設MySQL當前的隔離級別為 RR,執行 UPDATE tb_index WHERE age between 5 and 22 and score between 1 and 10 and name is not null,其執行計划如下:
那么,是如何加鎖的呢?
首先,可以看到是根據索引 ix_age_score 查找,那么分為兩種情況來分析,第一種,數據庫支持ICP;第二種,數據不支持ICP。
3.1 支持ICP情況
當數據庫支持ICP的時候,根據復合索引第一列 age 查找 age between 5 and 22,然后在索引內部過濾 score between 1 and 10后,取得索引值后,如果數據庫支持 MRR,則會把取得的索引值放到buffer中,對主鍵進行排序,然后可以根據順序的主鍵值去 主鍵中查找行數據,如果不支持,則跳過這一步排序步驟,直接根據索引值內部的主鍵值,查找主鍵行數,最后過濾 name is not null 。
加鎖過程如下,tb_lock添加 IX 意向鎖,在索引 ix_age_score 給索引值(7,10,5),(21,4,3)添加上 X record lock,並添加4個 X GAP LOCK,如圖片紅色素箭頭展示,分別為((4,7,4), (7,10,5)),((7,10,5), (9,15,2)),((9,15,2),(21,4,3)),((21,4,3),(25,1,6)),最后在主鍵上給id=3及id=5 兩行數就添加X record lock。
3.2 不支持ICP情況
當數據庫不支持ICP的時候,根據復合索引第一列 age 選擇 age between 5 and 22,然后根據篩選的索引值 (7,10,5),(9,15,2),(21,4,3)中的主鍵 5、2、3,找到對應的行數據,再在行數據中 過濾 score between 1 and 10 and name is not null。
加鎖過程如下,tb_lock添加 IX 意向鎖,在索引 ix_age_score 給索引值(7,10,5),(9,15,2),(21,4,3)添加上 X record lock,並添加4個 X GAP LOCK,如圖片紅色素箭頭展示,分別為((4,7,4), (7,10,5)),((7,10,5), (9,15,2)),((9,15,2),(21,4,3)),((21,4,3),(25,1,6)),最后在主鍵上給id=2、id=3、id=5 兩行數就添加X record lock。
參考文檔:http://hedengcheng.com/?p=771#_Toc374698321
