强人“锁”难，MySQL到底有多少锁？

傷城~ 2022-12-09 02:29 248阅读 0赞

追逐仰望星空 2020-09-04 17:09:05

# 推荐学习 #

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 *  [全网独家的“MySQL高级知识”集合，骨灰级收藏，手慢则无][MySQL]

# 前言 #

读锁写锁意向锁，表锁行锁页面锁。

在学习Java并发编程的时候，肯定少不了学习**锁**。最常见的就是synchronized，锁的概念不是很好理解，有的地方说是锁住了一段代码，有的地方说是锁住了一个对象。弄得初学者都是丈二和尚——摸不着头脑。

抛开这些结论性的说法，说一下我对锁的理解（不管是Java中的锁还是数据库中的锁，还是分布式锁）。当我们需要限制某段程序在同一时刻，最多能被1个线程同时执行的时候就需要锁。这个幸运的线程怎么选出来呢？那就让他们去抢一个**许可证**吧，重点是需要保证这个许可证是唯一的，一次最多只能被一个线程抢到。**许可证**不要拘泥于是this，还有可能是数据库**设置了唯一键的列**、缓存中唯一的key或者一个文件目录。只有抢到了这个**许可证**的线程，才可以执行这段代码，执行完成或者异常退出后自动释放**许可证**。

理解了这点，再说锁住的是一段代码、一个对象，甚至是一个线程都无所谓了，因为锁的作用就是在某一段时间内将一段代码、一个对象（许可证）、一个线程绑定在一起。

**MySQL中的锁与存储引擎有关，MyISAM只支持****表****级锁；InnoDB既支持****表****级锁，又支持****行****级锁。**

![强人“锁”难，MySQL到底有多少锁？][MySQL 1]

# InnoDB中的锁 #

InnoDB实现了**行级锁**，可以分为两种类型：**共享**（S）锁定和**排他**（X）锁定。

*  共享（S）锁允许持有该锁的事务读取一行，所有又叫**读锁**
 *  排他（X）锁允许持有该锁的事务更新或删除行，所以又叫**写锁**。

多个事务并发执行时，如果事务T1在某一行r上持有**共享（S）锁**，那么事务T2的对这行r的锁请求将按以下方式处理：

*  T2对**S锁**的请求可以立即获得批准。T1和T2都在r上保持了**S锁**。
 *  T2对**X锁**的请求不能获取批准。

如果事务T1在某一行r上拥有**排他（X）锁**，则事务T2不能获取锁（不论是**S锁**还是**X锁**）

换言之，S锁和S锁是兼容的，S锁和X锁是冲突的，X锁和X锁是冲突的

![强人“锁”难，MySQL到底有多少锁？][MySQL 2]

但是**共享锁**和**排它锁**并不是指具体的两种锁，而是指**两类**锁。  
同样的**乐观锁**和**悲观锁**也不是指具体的锁，而是指两类锁。乐观锁是乐观的认为每次都不会发生冲突，只会在更新的时候检查要更新的值有没有被别人修改过，因为没有加锁，所以**乐观锁又叫无锁。在数据库中一般是用MVCC实现乐观锁，在Java中用CAS实现乐观锁。**至于悲观锁就是悲观的认为每次都会发生冲突，所以每次修改都需要加锁。

# 表锁 #

**表锁**是MySQL中粒度最大的一种锁，简单粗暴的锁住整张表，实现简单所以支持的并发度低。InnoDB和MyIASM都支持表锁，表锁分为**共享（S）锁**和**排他（X）锁**。  
**表锁**的特点是实现简单，并发度低。加锁快，开销小。不会出现死锁。

# 行锁 #

**行锁**是MySQL中粒度最细的一种锁，每次只锁住要操作的那一行。实现复杂，支持的并发度高。只有InnoDB支持行锁。行锁也分为**共享（S）锁**和**排他（X）锁**。行锁是对**索引**的锁定。例如SELECT c1 FROM t WHERE c1 = 10 FOR UPDATE，防止任何其他事务插入，更新或删除t.c1值为10的行。**行锁始终锁定索引，对于没有创建索引的表，InnoDB创建一个隐藏的聚簇索引并将该索引用于行锁。**  
**行锁**的特点是实现复杂，并发度高。加锁慢，开销大。会出现死锁。

# 意向锁（Intention Locks） #

InnoDB支持多种粒度锁定，允许**行锁**和**表锁**并存。为了使在多个粒度级别上的锁定变得切实可行，InnoDB实现了**意图锁**。**意向锁是表级锁**，表示事务稍后对表中的行需要上哪种类型的锁（**共享锁**或**排他锁**）。有两种类型的意图锁：  
\* **意向共享锁**（IS）表示事务打算给数据行加行**共享锁**，事务在给一个数据行加共享锁前必须先取得该表的 IS 锁。  
\* **意向排他锁**（IX）表示事务打算给数据行加行**排他锁**，事务在给一个数据行加排他锁前必须先取得该表的 IX 锁。

SELECT ... LOCK IN SHARE MODE设置**IS锁定**，而SELECT ... FOR UPDATE设置**IX锁定**。

**表级锁**之间的兼容性如下

![强人“锁”难，MySQL到底有多少锁？][MySQL 3]

有的同学一看到这么多种情况就头晕，死记硬背是不可能死记硬背的，这辈子都不会死记硬背。既然这样，那就干脆不记，花点时间深入了解一下为什么要设计成表中这样。

要想理解这个表，首先得理解为什么要有意向锁（Intention Locks），关于意向锁的作用，官方文档上给出了这么一句话：

> Intention locks do not block anything except full table requests (for example, LOCK TABLES … WRITE). The main purpose of intention locks is to show that someone is locking a row, or going to lock a row in the table.

**意向锁**不会阻止任何其他请求，除了（锁定）全表请求（例如LOCK TABLES ... WRITE）外。**意向锁**定的主要目的是：声明已经有事务**正在锁定**表中的行，或者**即将锁定**表中的行。

这句话透露出了意向锁虽然是表锁，但是和行锁是完全兼容的（包括**共享锁**和**排它锁**）。但是声明表中的行正在被锁定或者即将被锁定，有什么用呢？

假设事务A给表中某一行加了排它锁，而事务B想给这个表加一个全表的排他锁，这时候事务B就需要判断当前表中到底有没有排他锁，如果有的话，是不能成功加上去表的排它锁的。此时，如果没有意向锁，事务B只能遍历整个索引去判断，这样无疑是低效的。为了解决这个问题，MySQL引入了意向锁。当事务A给某一行加了排它锁或者共享锁后，会分别在表上加**意向排它锁**（IX）或者**意向共享锁**（IS），这时，事务B就可很轻松的判断当前表是否有**行锁**，这也就是前文所说的：为了使在多个粒度级别上的锁定变得切实可行，InnoDB实现了**意图锁**。

理解了意图锁的作用，再来看看上面的表格。S锁和X锁之间的兼容性前文已经理清了，还剩下IX和IS之间以及S/X和IS/IX的兼容性。

由于某一行被加了S锁或者X锁后，表上都会加上对应的IS锁和IX锁。另一个事务想锁住另一条记录，也得加上对应的IS锁或者IX锁，所以IS和IS、IS和IX以及IX和IX必定是兼容的，不然整个表最多只能上一个行锁。

至于S锁、X锁和IS锁、IX锁的兼容性则需与分情况讨论了。当整个表上了X锁之后，再也不能上别的X锁或者S锁了，所以X锁和IS、IX都是冲突的。当整个表上了S锁之后，不能再上X锁了，但是还可以上S锁，所以S锁和IX锁是冲突的，但是和IS锁是兼容的。

这样理解了之后，再看上面的那个表格，似乎也变得有规律了。

# 间隙锁（Gap Locks） #

间隙锁锁定的是索引记录之间的间隙，或者在第一个或最后一个索引记录之前的间隙。例如SELECT c1 FROM t WHERE c1 BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE，可以防止其他事务将t.c1为15的记录插入表中，因为这两个值之间的间隙是被锁定的。  
间隙可能跨越单个索引值，多个索引值，甚至为空。  
间隙锁的唯一目的是防止其他事务在间隙中插入数据。间隙锁可以**共存**。一个事务执行的间隙锁，不会阻止另一事务对相同的间隙进行间隙锁定。

# Next-Key Locks #

Next-Key Locks是索引记录上的**行锁**和**索引记录之前的间隙上的间隙锁**的组合。如果一个session在索引中的记录R上具有**共享**或**排他锁**，则另一session不能按照索引顺序在R之前的间隙中插入新的索引记录。  
默认情况下，InnoDB设置的事务隔离级别是REPEATABLE READ。在这种情况下，InnoDB使用**Next-Key Locks**进行搜索和索引扫描，这可以防止幻读（虚读）。关于MySQL隔离级别相关的问题，请参考：面试官：MySQL事务是怎么实现的

# 插入意图锁（Insert Intention Locks） #

插入意图锁是在行插入之前，通过INSERT操作设置的**间隙锁**的一种类型。如果多个事务想要在**同一个间隙**中插入不同的值（也就是插入的位置不同），则这多个事务均不会被阻塞。假设有索引记录，其值分别为4和7。单独的事务分别尝试插入值5和6，在获得插入行的排他锁之前，每个事务都使用插入意图锁来锁定4和7之间的间隙，但不会互相阻塞，因为插入的行是无冲突的。

# 自增锁（AUTO-INC Locks） #

AUTO-INC锁是一种特殊的**表级锁**，由事务插入具有AUTO\_INCREMENT列的表中获得。在最简单的情况下，如果一个事务正在向表中插入值，则任何其他事务都必须等待这个事务在该表中进行插入，以便第一个事务插入的行接收连续的主键值。

# MyISAM中的锁 #

相比之下MyISAM中的锁就简单多了，因为MyISAM只支持表锁。并且**共享锁**和**排它锁**也满足如下关系

![强人“锁”难，MySQL到底有多少锁？][MySQL 4]

# 死锁 #

前文提到InnoDB行锁可能是出现**死锁**，死锁是一个计算机领域的概念，而不是数据库特有的，所以死锁的概念是通用的。这里演示下MySQL行锁导致的死锁，这也是官网上给出的例子  
首先准备数据

## 创建表
    CREATE TABLE t (i INT) ENGINE = InnoDB;
    ## 新增数据INSERT INTO t (i) VALUES(1);

具体操作的时间线如下

![强人“锁”难，MySQL到底有多少锁？][MySQL 5]

事务A在T5执行时，事务B会收到一条错误信息

ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

此处发生死锁，因为事务A需要X锁才能删除该行。但是，不能授予该锁定请求，因为事务B已经具有X锁定请求，并且正在等待事务A释放其S锁定。由于B事先要求X锁，因此A持有的S锁也不能升级为X锁。结果，InnoDB为其中一个客户端生成一个错误并释放其锁。此时时，可以授予对另一个客户端的锁定请求，并从表中删除该行。

也就是说MySQL可以自动检测死锁，并且放弃一个事务来成全另一个事务，这点与Java程序中的死锁不一样。

查询事务、锁相关的参考命令如下：

## 查看当前事务状态
    select trx_id, trx_state, trx_started, trx_requested_lock_id, trx_wait_started, trx_query, trx_isolation_level from information_schema.innodb_trx;
    ## 查看当前锁定的事务select * from information_schema.innodb_locks;
    ## 查看当前正在等待锁的事务select * from information_schema.innodb_lock_waits;

# 总结 #

锁是MySQL非常重要的一个部分，虽然一般情况下锁的锁定和释放都由MySQL自动完成。但是了解MySQL中的锁还是很有必要，它让我们进一步的了解了MySQL是如何处理并发的。

> 作者：Sicimike
> 
> 原文链接：https://blog.csdn.net/Baisitao\_/article/details/104829887

[Java_pdf]: https://www.toutiao.com/i6867458116846682638/?group_id=6867458116846682638
[MySQL]: https://www.toutiao.com/i6837463402219045388/?group_id=6837463402219045388
[MySQL 1]: /images/20221123/684cab05da62462096cbef8040e09678.png
[MySQL 2]: /images/20221123/cec14c7311da4a8ca9c5005b997a73ba.png
[MySQL 3]: /images/20221123/5f7982224d0d49899e937cf88be7fd88.png
[MySQL 4]: /images/20221123/894b5dd642784631b30eb369a0d9bb67.png
[MySQL 5]: /images/20221123/233279dfc01f4e93a02b989f2a8b05ef.png