MySQL學習之路（一）鎖機制

1 鎖的分類

1.1 操作類型

• 讀鎖(共享鎖)：針對同一份數據，多個操作可以同時進行而不會互相影響
• 寫鎖(排它鎖)：當寫操作沒有完成前，它會阻塞其他讀鎖或者寫鎖

1.2 操作粒度

• 表鎖：鎖住整張表
• 行鎖：鎖住某行表記錄
• 間隙鎖：鎖住某個區間行記錄

2 表鎖(偏讀鎖)

偏向MyISAM引擎，開銷小，加鎖快；無死鎖；鎖粒度大，發生鎖沖突的概率最高，並發度最低

2.1 創建新表

CREATE TABLE csde_myisam (
`id` VARCHAR(64),
`user_name` VARCHAR(512) not null,
`password` VARCHAR(256),
`display_name` VARCHAR(128),
primary key (`id`))ENGINE myisam;

2.2 插入數據插入數據

INSERT INTO csde_myisam
(id, user_name, password, display_name) 
VALUES
('1', 'kai', '123', 'wukai'), 
('2', 'jay', '123', 'jayy'), 
('3', 'beasyer', '123', 'beasyer liu');

2.3 查看表鎖情況

SHOW OPEN TABLES;

In_use

• 0：沒有加表鎖
• 1：加了表鎖

mysql> SHOW OPEN TABLES;
+--------------------+---------------------------+--------+-------------+
| Database           | Table                     | In_use | Name_locked |
+--------------------+---------------------------+--------+-------------+
| mysql              | index_stats               |      0 |           0 |
....
| mysql              | gtid_executed             |      0 |           0 |
| information_schema | SHOW_STATISTICS           |      0 |           0 |
| mysql              | component                 |      0 |           0 |
| mysql              | columns                   |      0 |           0 |
| kaiwu3             | csde_myisam               |      1 |           0 |
| mysql              | func                      |      0 |           0 |
| information_schema | COLUMNS                   |      0 |           0 |
| mysql              | events                    |      0 |           0 |
| mysql              | catalogs                  |      0 |           0 |
| kaiwu3             | csde                      |      0 |           0 |
| mysql              | collations                |      0 |           0 |
| mysql              | table_partitions          |      0 |           0 |
| information_schema | TABLES                    |      0 |           0 |
| mysql              | time_zone_transition_type |      0 |           0 |
| mysql              | tablespaces               |      0 |           0 |
+--------------------+---------------------------+--------+-------------+
54 rows in set (0.00 sec)

2.4 手動增加表鎖

LOCK TABLE table_name READ/WRITE, table_name2 READ/WRITE;

2.5 釋放表鎖

UNLOCK TABLES;

2.6 案例分析

# 給csde_myisam這張表加讀鎖==>myisam只支持表鎖，不支持行鎖
LOCK TABLE csde_myisam READ, csde WRITE;

2.6.1 表讀鎖案例分析

Session-1

Session-2

mysql> lock table csde_myisam read; mysql> select * from csde_myisam; +----+-------------+------------+-----------------+ | id   | user_name | password  | display_name  | +----+-------------+------------+-----------------+ | 1    | kai             | 123          | wukai             | | 2    | jay             | 123          | jayy               | | 3    | beasyer      | 123          | beasyer liu      | +----+-------------+------------+-----------------+   mysql> select * from csde; ERROR 1100 (HY000): Table 'csde' was not locked with LOCK TABLES 當前csde_myisam表被鎖，釋放后當前session才可以操作其他表         mysql> update csde_myisam set password='111' where id='1'; ERROR 1099 (HY000): Table 'csde_myisam' was locked with a READ lock and can't be updated   mysql> unlock tables;   當前session對鎖定表可讀，不可寫，不可讀其他表

mysql> select * from csde_myisam; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai             | 123         | wukai            | | 2    | jay             | 123         | jayy              | | 3    | beasyer      | 123         | beasyer liu    | +----+-------------+-----------+----------------+ mysql> select * from csde; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai             | 123        | wuka              | | 2    | jay             | 123        | jayy               | | 3    | beasyer      | 123        | beasyer liu      | +----+-------------+-----------+----------------+   mysql> update csde_myisam set password='111' where id='1'; blocking....   Query OK, 1 row affected (1 min 55.56 sec)==>update success. 當前session對鎖定表可讀，寫阻塞，可讀其他表

分析：寫操作（update, insert, delete）都會自動添加寫鎖（排它鎖）。

2.6.2 表寫鎖案例分析

Session-1

Session-2

mysql> lock table csde_myisam write; mysql> select * from csde_myisam; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai            | 123         | wukai             | | 2    | jay            | 123         | jayy               | | 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     | +----+-------------+-----------+----------------+ mysql> select * from csde; ERROR 1100 (HY000): Table 'csde' was not locked with LOCK TABLES 當前csde_myisam表被鎖，釋放后當前session才可以操作其他表   mysql> update csde_myisam set password='111' where id='1'; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)==>update success   mysql> unlock tables;   當前session對鎖定表可讀，可寫，不可讀其他表

mysql> select * from csde_myisam; blocking... ==>取消 mysql> select * from csde; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai             | 123         | wukai            | | 2    | jay             | 123         | jayy              | | 3    | beasyer      | 123         | beasyer liu    | +----+-------------+-----------+----------------+     mysql> update csde_myisam set password='111' where id='1'; blocking....   Query OK, 1 row affected (1 min 55.56 sec)==>update success. 當前session對鎖定表不可讀，不可寫，對其他表可讀寫

2.7 總結

MyISAM在執行select語句前，會自動給涉及的表加讀鎖，執行寫操作之前，會自動給涉及的表加寫鎖。

• 對MyISAM的讀操作（加讀鎖)：不會阻塞其他session對同一表的讀操作，但是會阻塞其他session的寫操作，直到讀鎖釋放。
• 對MyISAM的寫操作（加寫鎖)：會阻塞其他session對同一表的讀寫操作，直到寫鎖釋放。

3 行鎖

• 偏向InnodB引擎，開銷大，加鎖慢；會出現死鎖；鎖粒度最小，發生鎖沖突的概率最低，並發度也最高。
• InnoDB與MyISAM的最大不同有兩點：InnoDB支持事務，行鎖，MyISAM不支持事務，只支持表鎖。
• InnodDB引擎，添加行鎖需要針對索引字段過濾，對非索引字段進行過濾，行鎖會失效升級為表鎖。注意：針對索引字段進行過濾時，如果索引失效，同樣會將行鎖升級為表鎖（開發巨坑，勿踩）。

3.1 創建新表

CREATE TABLE csde_innodb (
`id` VARCHAR(64),
`user_name` VARCHAR(512) NOT NULL,
`password` VARCHAR(256),
`display_name` VARCHAR(128),
primary key (`id`))ENGINE INNODB;

3.2 插入數據

INSERT INTO csde_innodb
(id, user_name, password, display_name) 
VALUES
('1', 'kai', '123', 'wukai'), 
('2', 'jay', '123', 'jayy'), 
('3', 'beasyer', '123', 'beasyer liu');

3.3 創建索引

• 行級鎖需要加在索引字段上，否則會升級為表鎖

ALTER TABLE csde_innodb ADD INDEX idx_user_name(user_name);

3.4 關閉自動提交

• 正常情況下，輸入";"會自動提交，關閉自動提交后，必須手動輸入“commit;”才會真正提交
• Innodb引擎下，寫操作(update, insert, delete)的過濾條件為索引字段時針對該索引字段添加行鎖。這里關閉自動提交，主要用於方便debug

SET autocommit=0; # 每個session需單獨設置

3.5 添加行鎖的方法

• 對數據進行寫操作時，數據庫會自動為該行記錄添加行鎖(過濾條件為索引字段)
• 主動針對某一行添加行鎖(過濾條件為索引字段)

SELECT * FROM csde_innodb WHERE id=4 FOR UPDATE;

3.6 使用默認隔離級別--可重復讀

MySQL事務的隔離級別分別為：

• 讀未提交（Read Uncommitted）
• 讀已提交（Read Committed）
• 可重復讀（Repeatable Read）
• 串行化（Serializable）

關於事務隔離，后續會單獨再寫一篇博客，這里就不詳細介紹了。

mysql> SELECT @@global.transaction_isolation;
+--------------------------------+
| @@global.transaction_isolation |
+--------------------------------+
| REPEATABLE-READ                |
+--------------------------------+

mysql> SELECT @@session.transaction_isolation;
+---------------------------------+
| @@session.transaction_isolation |
+---------------------------------+
| REPEATABLE-READ                 |
+---------------------------------+

3.7 行鎖案例分析

Session-1

Session-2

select * from csde_inndob; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai            | 123         | kai                 | | 2    | jay            | 123         | jayy               | | 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     | +----+-------------+-----------+----------------+   update csde_innodb set display_name='wukai' where id='1'; select * from csde_innodb; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai            | 123         | wukai             | | 2    | jay            | 123         | jayy               | | 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     | +----+-------------+-----------+----------------+     commit;                  update csde_innodb set display_name='wukai' where id='1'; (添加行鎖)   commit; select * from csde_innodb; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai            | 123         | wukai             | | 2    | jay            | 123         | jayy               | | 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     | +----+-------------+-----------+----------------+ commit; select * from csde_innodb; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai            | 124         | wukai             | | 2    | jay            | 123         | jayy               | | 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     | +----+-------------+-----------+----------------+

select * from innodb +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai            | 123         | kai                 | | 2    | jay            | 123         | jayy               | | 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     | +----+-------------+-----------+----------------+      select * from csde_innodb; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai            | 123         | kai                 | | 2    | jay            | 123         | jayy               | | 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     | +----+-------------+-----------+----------------+ *沒有提交，還在上個事務中，可重復讀   commit; select * from csde_innodb; +----+-------------+-----------+----------------+ | id   | user_name | password | display_name | +----+-------------+-----------+----------------+ | 1    | kai            | 123         | wukai             | | 2    | jay            | 123         | jayy               | | 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     | +----+-------------+-----------+----------------+   update csde_innodb set password='124' where id='1'; blacking...   Query OK...       commit;

3.8 行鎖失效--升級表鎖

前面我們說過，要想行鎖生效，過濾條件（where）一定要加在索引字段上，否則將升級為表鎖。但是，在實際開發過程中，由於雖然過濾條件為索引字段，但真正的查詢不一定是走索引的--索引失效，此時行鎖同樣會升級為表鎖。

查詢csde_innodb這張表，存在兩個單鍵索引（Primary(id), idx_user_name(user_name)

mysql> show index from csde_innodb;
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| Table       | Non_unique | Key_name      | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment | Visible | Expression |
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| csde_innodb |          0 | PRIMARY       |            1 | id          | A         |           3 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| csde_innodb |          1 | idx_user_name |            1 | user_name   | A         |           3 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+

3.8.1 非索引字段

Session-1	Session-2
update csde_innodb set password='125' where password='124'; Query OK..(過濾條件為password，非索引字段） 行鎖轉換為 表鎖...   commit;(表鎖移除)	update csde_innodb set display_name='jay yu' where user_name='jay'; Blocking... 雖然這里user_name為索引字段，且修改的和session-1不是同一行記錄，但是此時表被鎖。   Query OK...(此時user_name='jay‘這行數據被加行鎖) commit;(行鎖移除）

3.8.2 索引失效

老開發應該都非常熟悉，並非針對索引行過濾就一定會生效，某些場景下，即使針對索引過濾，依舊會存在索引不生效的案例。這里簡單介紹幾種索引失效場景：

• 字段類型轉換
• 前導模糊查詢
• 數據庫執行計算
• 不遵循最左前綴匹配規則

關於索引失效或者優化問題，后續會單獨再出一篇文章，這里就不詳細展開介紹了。

Session-1	Session-2
update csde_innodb set password='321' where id=1; Query OK..(過濾條件為id，索引字段，但類型由varchar轉換為int，索引失效） 行鎖升級為 表鎖...   commit;(表鎖移除)	UPDATE csde_innodb SET display_name='jay yu' WHERE user_name='jay'; Blocking... 雖然這里user_name為索引字段，且修改的和session-1非同一行記錄，但是此時表被鎖。   Query OK...(此時user_name='jay‘這行數據被加行鎖) commit;(行鎖移除）

3.9 查看行鎖信息

mysql> SHOW STATUS LIKE 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+--------+
| Variable_name                 | Value  |
+-------------------------------+--------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 1      |
| Innodb_row_lock_time          | 482516 |
| Innodb_row_lock_time_avg      | 10489  |
| Innodb_row_lock_time_max      | 51036  |
| Innodb_row_lock_waits         | 46     |
+-------------------------------+--------+

• Innodb_row_lock_current_waits： 當前正在鎖定等待的數量
• Innodb_row_lock_time： 從系統啟動到現在鎖定的總時間
• Innodb_row_lock_time_avg：每次等待花費的平均時間
• Innodb_row_lock_time_max： 鎖定等待花費的最長時間
• Innodb_row_lock_waits：從系統啟動到現在鎖定等待的總次數

當數據庫的總等待時間比較長，平均等待時間比較高，等待鎖定的總次數比較時，應該排查系統，進行相應的優化。

4 間隙鎖

間隙鎖(Next-Key): 針對某個索引字段，鎖定一定范圍的行記錄。

• 過濾索引字段為范圍時，Mysql自動給該范圍的行記錄添加間隙鎖；
• 在可重復讀（Mysql默認）隔離級別下，普通索引字段添加行鎖時自動升級為間隙鎖，間隙為上下兩條表記錄（左閉右開區間），主鍵索引添加行鎖時則為普通行鎖。

4.1 修改表結構

mysql> ALTER TABLE csde_innodb CHANGE COLUMN id id INTEGER(74) NOT NULL;
mysql> ALTER TABLE csde_innodb CHANGE COLUMN password password INTEGER(64);
mysql> ALTER TABLE csde_innodb ADD COLUMN number INTEGER(64);

4.2 查看表結構

mysql> DESC csde_innodb;
+--------------+--------------+------+-----+---------+-------+
| Field        | Type         | Null | Key | Default | Extra |
+--------------+--------------+------+-----+---------+-------+
| id           | int          | NO   | PRI | NULL    |       |
| user_name    | varchar(256) | NO   | MUL | NULL    |       |
| password     | int          | YES  |     | NULL    |       |
| display_name | varchar(128) | YES  |     | NULL    |       |
| number       | int          | YES  | MUL | NULL    |       |
+--------------+--------------+------+-----+---------+-------+

4.3 添加索引

mysql> ALTER TABLE csde_innodb ADD INDEX idx_numer(number);

4.4 查看索引

mysql> SHOW INDEX FROM csde_innodb;
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| Table       | Non_unique | Key_name      | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment | Visible | Expression |
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| csde_innodb |          0 | PRIMARY       |            1 | id          | A         |           3 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| csde_innodb |          1 | idx_user_name |            1 | user_name   | A         |           3 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| csde_innodb |          1 | idx_numer     |            1 | number      | A         |           1 |     NULL |   NULL | YES  | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+

4.5 案例分析

4.5.1 普通索引

默認隔離級別，根據普通索引字段過濾，針對某一行記錄進行寫操作或者主動添加行鎖，將自動升級為間隙鎖，間隙為排序后上下表記錄左閉右開區間。

Session-1

Session-2

mysql> select * from csde_innodb; +----+-------------+-----------+----------------+----------+  | id  | user_name | password | display_name | number | +----+-------------+-----------+----------------+----------+  | 1   | kai            | 666         | wukai3           | 3           |  | 2   | jay            | 666         | jay yu            | 7           |  | 3   | beasyer     | 666         | beasyer liu     | 9           |  | 4   | neal          | 123         | neal chen       | 4           | +----+-------------+-----------+----------------+----------+ mysql> update csde_innodb set password=125 where number=4; 自動添加間隙鎖[3,7)                     commit;(間隙鎖鎖移除)

mysql> select * from csde_innodb; +----+-------------+-----------+----------------+----------+  | id  | user_name | password | display_name | number | +----+-------------+-----------+----------------+----------+  | 1   | kai            | 666         | wukai3           | 3           |  | 2   | jay            | 666         | jay yu            | 7           |  | 3   | beasyer     | 666         | beasyer liu     | 9           |  | 4   | neal          | 123         | neal chen       | 4           | +----+-------------+-----------+----------------+----------+     mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(5, 'bevis', 100, 'bevis duan', 3); Blocking...  mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(5, 'bevis', 100, 'bevis duan', 6); Blocking... mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(5, 'bevis', 100, 'bevis duan', 7); Query OK... mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(6, 'bevis', 100, 'bevis duan', 2); Query OK...

4.5.2 主鍵索引

默認隔離級別下，根據主鍵索引字段過濾，對某一行記錄進行寫操作或者主動添加行鎖，僅添加普通的行鎖。

Session-1

Session-2

mysql> select * from csde_innodb; +----+-------------+-----------+----------------+----------+ | id   | user_name | password | display_name | number | +----+-------------+-----------+----------------+----------+ | 1    | kai            | 666         | wukai3           | 3           | | 2    | jay            | 666         | jay yu            | 7           | | 3    | beasyer     | 666         | beasyer liu      | 9          | | 4    | neal          | 123         | neal chen        | 4          | | 7    | bevis         | 100         | bevis duan      | 3          | +----+-------------+-----------+-----------------+---------+ mysql> update csde_innodb set password=123 where id=4; 自動添加行鎖         commit;(行鎖移除)

mysql> select * from csde_innodb; +----+-------------+-----------+----------------+----------+ | id   | user_name | password | display_name | number | +----+-------------+-----------+----------------+----------+ | 1    | kai            | 666         | wukai3           | 3           | | 2    | jay            | 666         | jay yu            | 7           | | 3    | beasyer     | 666         | beasyer liu      | 9          | | 4    | neal          | 123         | neal chen        | 4          | | 7    | bevis         | 100         | bevis duan      | 3          | +----+-------------+-----------+-----------------+---------+   mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(5, 'bevis', 100, 'bevis duan', 3); Query OK...(不存在間隙鎖) mysql> update csde_innodb set number=6 where id=4; Blocking...(存在行鎖)   Query OK...

5 優化總結

• 檢索數據時，盡量選擇索引字段作為過濾條件，防止行鎖升級為表鎖；
• 合理設計索引，盡量縮小鎖的范圍
• 盡量避免使用范圍檢索，減小間隙鎖的鎖定范圍
• 盡量控制事務的大小，減少鎖定資源的時間和范圍

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作者：吳家二少
博客地址：博客園
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