MySQL 锁机制

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  1. MySQL 锁概述
  2. myisam 表锁
    1. MySQL 表级锁的锁模式
    2. 加锁
    3. 并发插入（concurrent inserts）
    4. myisam 的锁调度
    5. 查询表级锁争用情况
  3. InnoDB 锁
    1. 并发事务处理存在的问题
    2. 事务隔离级别
    3. innodb 的行锁模式及加锁方法
      1. innodb 存储引擎共享锁例子(更新时死锁)
      2. innodb 存储引擎排它锁例子
    4. innodb 行锁实现方式
    5. 查看 Innodb 行锁争用情况
      1. 查询 information_schema 数据库中的表了解锁等待
      2. 通过设置 innodb monitors 观察锁冲突情况
      3. 在不通过索引条件查询时，innodb 会锁定表中的所有记录。
      4. 由于 MySQL 的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁，所以虽然是访问不同行的记录，但是如果是使用相同的索引键，是会出现锁冲突的。
      5. 当表有多个索引的时候，不同的事务可以使用不同的索引锁定不同的行，不论是使用主键索引、唯一索引或普通索引，innodb 都会使用行锁对数据加锁。
      6. 即便在条件中使用了索引字段，但是否使用索引来检索数据是由 MySQL 通过判断不同执行计划的代价来决定的，如果 MySQL 认为全表扫描效率更高，比如对一些很小的表，它就不会使用索引，这种情况下 innodb 也会对所有记录加锁。因此，在分析锁冲突时，别忘了检查 sql 的执行计划，以确认是否真正使用了索引。
    6. next-key 锁
    7. innodb 使用表锁
  4. 死锁
    1. 避免死锁的方法
      1. 程序中并发存取多个表，应尽量约定以相同的顺序来访问表，这样可以大大降低产生死锁的机会
      2. 在程序以批量方式处理数据的时候，如果事先对数据排序，保证每个线程按固定的顺序来处理记录，也可以大大降低出现死锁的可能。
      3. 在事务中，如果要更新记录，应该申请足够级别的锁，即排他锁，而不应先申请共享锁，更新时再申请排他锁，因为当用户申请排他锁时，其他事务可能又已经获得了相同记录的共享锁，从而造成锁冲突，甚至死锁。
      4. 在 repeatable-read 隔离级别下，如果两个线程同时对相同条件记录用 select … for update 加排他锁，在没有符合该条件记录情况下，两个线程过会加锁成功。程序发现记录尚不存在，就试图插入一条新记录，如果两个线程都这么做，就会出现死锁。这种情况下，将隔离级别改成 read committed ，就可避免问题。
      5. 当隔离级别为 read committed 时，如果两个线程都先执行 select … for update, 判断是否存在符合条件的记录，如果没有，就插入记录。此时，只有一个线程能插入成功，另一个线程会出现锁等待，当第 1 个线程提交后，第 2 个线程会因主键重出错，但虽然这个线程出错了，却会获得一个排他锁，如果有第 3 个线程又来申请排他锁，也会出现死锁。对于这种情况，可以直接做插入操作，然后再捕获主键重异常，或者在遇到主键重错误时，总是执行 rollback 释放获得的排他锁

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

MySQL 锁概述

MySQL 两种锁特性归纳 ：

  • 表级锁：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。
  • 行级锁：开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度小，发生锁冲突的概率最低，并发度也最高。

myisam 和 memory 存储引擎采用的是 表级锁；
innodb 存储引擎既支持行级锁，也支持表级锁，但默认情况下采用行级锁。

表级锁更适合于以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如 web 应用；
行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有并发查询的应用。

myisam 表锁

MySQL 表级锁的锁模式

MySQL 的表级锁有两种模式，表共享读锁(table read lock)和表独占写锁（table write lock）。

对 myisam 表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；对 myisam 表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作

当一个线程获得对一个表的写锁时，只有持有锁的线程可以对表进行更新操作，其他线程的读写操作都会等待，直到锁被释放。

加锁

myisam 在执行查询语句（select）前，会自动给涉及到的所有表加读锁；在执行更新操作（update、delete、insert等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要直接用 lock table 命令给 myisam 表显示加锁。
给 myisam 表显式加锁，一般是为了在一定程度模拟事务操作。
myisam 总是自动给sql语句涉及到的所有表加锁，所以显示锁表的时候，必须同时取得所有涉及表的锁，这也正是 myisam 表不会出现死锁（deadlock）的原因。

注意：在使用 lock tables 时，不仅需要一次锁定用到的所有表，而且同一个表在 sql 语句中出现多少次，就要通过与 sql 语句中相同的别名锁定多少次，否则会报错。

并发插入（concurrent inserts）

myisam 表的读和写是串行的，但这是就总体而言的。在一定条件下，myisam 表也支持查询和插入操作的并发进行。
myisam 存储引擎有一个系统变量 concurrent_insert , 专门用以控制其并发插入的行为，其值分别可以为0,1,2。

  • 为 0 时，不允许并发插入。
  • 为 1 时，如果 myisam 表中没有空洞（即表的中间没有被删除的行），myisam 允许在一个进程读表的同时，另一个进程从表尾插入记录。这也是 MySQL 的默认设置。
  • 为 2 时，无论 myisam 表中有没有空洞，都允许在表尾并发插入记录。
myisam 的锁调度

myisam 存储引擎的读锁和写锁是互斥的，读写操作时串行的。
当一个进程请求某个 myisam 表的读锁，同时另一个进程也请求同一表的写锁时，写进程会先获得锁。
不仅如此，即使读请求先到锁等待队列，写请求后到，写锁也会插到读锁请求之前，这是因为 mysql 认为写请求一般比读请求重要。
这也正是myisam 表不太适合有大量更新操作和查询操作应用的原因，因为，大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁，从而可能永远阻塞。

通过一些参数设置可以调节 MySQL 的默认调度行为：

  • 通过指定启动参数 low-priority-updates, 使 myisam 引擎默认给予读请求以优先的权利。
  • 通过执行命令 set low_priority_updates = 1, 使该连接发出的更新请求优先级降低。
  • 通过指定 insert、update、delete 语句的 low_priority 属性，降低该语句的优先级。

上述方式都是要么更新优先，要么查询优先，MySQL 也提供了一种折中的办法调节读写冲突：

给系统参数 max_write_lock_count 设置一个合适的值，当一个表的读锁达到这个值后，MySQL 就暂时将写请求的优先级降低，给读进程一定获得锁的机会。

查询表级锁争用情况

可以通过检查 table_locks_waited 和 table_locks_immediate 状态变量来分析系统上的表锁定争夺： 

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MySQL [sakila]> show status like 'table_locks%';
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| Table_locks_immediate | 100   |
| Table_locks_waited    | 0     |
+-----------------------+-------+

如果 table_locks_waited 的值比较高，则说明存在着较严重的表级锁争用情况。

InnoDB 锁

innodb 与 myisam 的最大不同有两点，一是支持事务（transaction），二是采用了行级锁。

并发事务处理存在的问题

相对于串行处理来说，并发事务处理能力大大增加数据库资源的利用率，提高数据库系统事务吞吐量，从而可以支持更多的用户，但并发事务处理也会带来一些问题：

\ 描述
更新丢失(lost update) 多个事务更新某行时，每个事务都不知道其他事务的存在，最后的更新覆盖了其他事务所做的更新
脏读(dirty reads) 事务A正在修改id为1的记录，在事务A提交前，事务B也来读取同一行，如果事务B读出了事务A做的修改，就叫脏读
不可重复读(non-repeatable reads) 事务A做一个查询(M)后未提交，此时事务B修改查询(M)涉及到的记录并提交，事务A做查询(M),发现结果集发生变化，这种情况叫做不可重复读
幻读(phantom reads) 事务A查询id为1的记录，发现没有，此时事务B插入id为1的记录，因为事务A并没有找到id为1的记录，所以随后插入id为1的记录，但会提示duplicate key拒绝插入，这种情况叫做幻读
事务隔离级别

更新丢失:通常可以加必要的锁来解决。
脏读/不可重复读/幻读:其实都是数据库读一致性问题，须由数据库提供一定的事务隔离机制。

数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上串行化进行，这显然与并发是矛盾的。
为了解决隔离与并发的矛盾，ISO/ANSI SQL92 定义了 4 个事务隔离级别，MySQL 实现了这四种级别，应用可以选择适合自己的隔离级别

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innodb 的行锁模式及加锁方法

Innodb 实现了两种类型的行锁：

  • 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他锁。
  • 排他锁（X）：允许获得排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获取相同数据集的共享读锁和排他写锁。

另外，为了允许行锁和表锁共存，实现多粒度锁机制，innodb 还有两种内部使用的意向锁，这两种意向锁都是表锁：

  • 意向共享锁（IS）：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。
  • 意向排它锁（IX）: 事务打算给数据行加行排它锁，事务在给一个数据行加排它锁前必须先取得该表的 IX 锁。

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如果一个事务请求的锁模式与当前的锁兼容，innodb 就将请求的锁授予该事务；反之，如果两者不兼容，该事务就要等待锁释放。
意向锁是 innodb 自动加的，不需要用户干预。对于 update、delete 和 insert 语句，innodb 会自动给涉及数据集加排它锁（X）；对于普通 select 语句，innodb 不会加任何锁。

事务可以通过以下语句显式给记录集加共享锁或排它锁。

  • 共享锁（S）：select * from table_name where … lock in share mode.
  • 排它锁（X）: select * from table_name where … for update.

用 select… in share mode 获得共享锁，主要用在需要数据依存关系时来确认某行记录是否存在，并确保没有人对这个记录进行 update 或者 delete 操作。但是如果当前事务也需要对该记录进行更新操作,则有可能造成死锁，对于锁定行记录后需要进行更新操作的应用，应该使用 select… for update 方式获得排他锁。

innodb 存储引擎共享锁例子(更新时死锁)

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innodb 存储引擎排它锁例子

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innodb 行锁实现方式

innodb 行锁是通过给索引项加锁来实现的，如果么有索引，innodb 将通过隐藏的聚簇索引来对记录加锁。innodb 行锁分为 3 种情形：

  • record lock： 对索引项加锁
  • gap lock： 对索引项之间的“间隙”、第一条记录前的“间隙”或最后一条记录的“间隙”加锁。
  • next-key lock： 前两种的结合，对记录及其前面的间隙加锁。

innodb 这种行锁实现特点意味着：如果不通过索引条件检索数据，那么 innodb 将对表中的所有记录加锁，实际效果和表锁一样！

在实际应用中，要特别注意 innodb 行锁的这一特性，否则可能导致大量的锁冲突，从而影响并发性能。

查看 Innodb 行锁争用情况

可以通过检查 innodb_row_lock 状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况： 

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MySQL [sakila]> show status like 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+-------+
| Variable_name                 | Value |
+-------------------------------+-------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0     |
| Innodb_row_lock_time          | 0     |
| Innodb_row_lock_time_avg      | 0     |
| Innodb_row_lock_time_max      | 0     |
| Innodb_row_lock_waits         | 0     |
+-------------------------------+-------+
5 rows in set (0.00 sec)

如果发现锁争用比较严重，如 Innodb_row_lock_waits 和 Innodb_row_lock_time_avg 的值比较高，可以通过查询 information_schema 数据库中相关的表来查看锁情况，或者通过设置 innodb monitors 来进一步观察。

查询 information_schema 数据库中的表了解锁等待
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MySQL [sakila]> use information_schema
Database changed
MySQL [information_schema]> select * from innodb_locks \G;
通过设置 innodb monitors 观察锁冲突情况
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MySQL [sakila]> create table innodb_monitor (a int) engine=innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)

show engine innodb status \G;
在不通过索引条件查询时，innodb 会锁定表中的所有记录。

创建测试表：

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MySQL [sakila]> create table tab_no_index (id int, name varchar(10)) engine=innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.04 sec)
MySQL [sakila]> insert into tab_no_index values (1,'1'),(2,'2'),(3,'3'),(4,'4');
Query OK, 4 rows affected (0.01 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

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看起来 session_1 只给一行加了排他锁，但 session_2 在请求其他行的排他锁时，却出现了锁等待！原因就是在没有索引的情况下，Innodb 会对所有记录都加锁。当给其增加一个索引后，innodb 就只锁定了符合条件的行

创建测试表:

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MySQL [sakila]> create table tab_with_index (id int , name varchar(10)) engine = innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

MySQL [sakila]> alter table tab_with_index add index id(id);
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

MySQL [sakila]> insert into tab_with_index values (1,'1'),(2,'2'),(3,'3'),(4,'4');
Query OK, 4 rows affected (0.00 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

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由于 MySQL 的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁，所以虽然是访问不同行的记录，但是如果是使用相同的索引键，是会出现锁冲突的。

创建测试表,id字段有索引，name字段没有索引：

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MySQL [sakila]> create table tab_with_index (id int , name varchar(10)) engine = innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

MySQL [sakila]> alter table tab_with_index add index id(id);
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

MySQL [sakila]> insert into tab_with_index values (1,'1'),(1,'4');
Query OK, 4 rows affected (0.00 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

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当表有多个索引的时候，不同的事务可以使用不同的索引锁定不同的行，不论是使用主键索引、唯一索引或普通索引，innodb 都会使用行锁对数据加锁。

创建测试表，id 字段和 name 字段都有索引：

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MySQL [sakila]> create table tab_with_index (id int , name varchar(10),index id (id),index name (name)) engine = innodb;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

MySQL [sakila]> insert into tab_with_index values (1,'1'),(1,'4'),(2,'2');
Query OK, 3 rows affected (0.00 sec)
Records: 3  Duplicates: 0  Warnings: 0

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即便在条件中使用了索引字段，但是否使用索引来检索数据是由 MySQL 通过判断不同执行计划的代价来决定的，如果 MySQL 认为全表扫描效率更高，比如对一些很小的表，它就不会使用索引，这种情况下 innodb 也会对所有记录加锁。因此，在分析锁冲突时，别忘了检查 sql 的执行计划，以确认是否真正使用了索引。
next-key 锁

当我们用范围条件而不是相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时,innodb 会给符合条件的已有数据记录的索引项加锁；对于键值在条件范围内但并不存在的记录，叫做“间隙（gap）”，innodb 也会对这个“间隙”加锁，这种锁机制就是所谓的 next-key 锁。

举例来说，假如 emp 表中只有 101 条记录，其 id 的值分别是1、2、…、100、101，下面的 sql:

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2
# 这是一个范围条件的检索，innodb 不仅会对符合条件的 id 值为 101 的记录加锁，也会对 id 大于 101（这些记录并不存在）的“间隙”加锁。
select * from emp where id > 100 for update;

innodb 使用 next-key 锁的目的，一方面是为了防止幻读，以满足相关隔离级别的要求，对于上面的例子，要是不使用间隙锁，如果其他事务插入了 id 大于 100 的任何记录，那么本事务如果再次执行上述语句，就会发生幻读；另一方面，是为了满足其恢复和复制的需要。

在使用范围条件检索并锁定记录时，innodb 这种加锁机制会阻塞符合条件范围内键值的并发插入，这往往会造成严重的锁等待。因此，在实际开发中，尤其是并发插入比较多的应用，应该尽量优化业务逻辑，尽量使用相等条件来访问更新数据，避免使用范围条件。

innodb 除了通过范围条件加锁时使用 next-key 锁外，如果使用相等条件请求给一个不存在的记录加锁，innodb 也会使用 next-key 锁！

innodb 使用表锁

innodb 表在个别特殊任务中，也考虑使用表级锁：

  1. 事务需要更新大部分或全部数据，表又比较大
  2. 事务涉及多个表，比较复杂，很可能引起死锁，造成大量事务回滚。这种情况也可以考虑一次性锁定多个表，从而避免死锁，减少数据库因事务回滚带来的开销。
    当然，应用中这两种事务不能太多，否则，就应该考虑使用 myisam 表了。

在 innodb 下，使用表锁要注意以下两点：

  1. 使用 lock tables 虽然可以给 innodb 加表级锁，但必须说明的是，表锁不是由 innodb 存储引擎管理的，而是由其上一层———— MySQL server 负责的，仅当 autocommit=0、innodb_table_locks=1(默认设置)时，innodb 层才知道 MySQL 加的表锁，MySQL server 也才能够感知 innodb 加的行锁，这种情况下，innodb 才能自动识别涉及到的锁。
  2. 在用 lock_tables 对 innodb 表加锁时要注意，要将 autocommit 设为 0，否则 MySQL 不会给表加锁；事务结束前，不要用 unlock tables 释放表锁，因为 unlock tables 会隐含的提交事务；commit 或 rollback 并不能释放用 lock tables 加的表锁，必须用 unlock tables 释放表锁 
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set autocommit = 0;
lock tables ti write, t2 read, ...;
[do something with tables t1 and t2 here];
commit;
unlock tables;

死锁

myisam 表锁是 deadlock free 的，这是因为 myisam 总是一次获取所需的全部锁，要么全部满足，要么等待，因此不会出现死锁。但在 innodb 中，除单个 sql 组成的事务外，锁是逐步获得的，这就决定了在 innodb 中发生死锁是可能的。

image

上面的例子中，两个事务都需要获得对方持有的排他锁才能继续完成事务，这种循环锁等待就是典型的死锁。

发生死锁后，innodb 一般都能自动检测到，并使一个事务释放锁回退，另一个事务获得锁，继续完成事务。但在涉及外部锁或表锁的情况下，innodb 并不能完全自动检测到死锁，只需要通过设置锁等待超时参数 innodb_lock_wait_timeout 来解决。需要说明的是，这个参数并不是只用来解决死锁问题，在并发访问比较高的情况下，如果大量事务因无法立即获得所需的锁而挂起，会占用大量计算机资源，造成严重的性能问题，甚至拖垮数据库。

通常来说，死锁都是应用设计的问题，通过调整业务流程，数据库对象设计、事务大小、以及访问数据库的 sql 语句，绝大部分死锁都可以避免。

避免死锁的方法
程序中并发存取多个表，应尽量约定以相同的顺序来访问表，这样可以大大降低产生死锁的机会

下面的例子中，由于两个 session 访问两个表的顺序不同，发生死锁的机会就非常高！但如果以相同的顺序来访问，死锁就可以避免。
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如果 session_2 以相同的顺序执行 sql 语句，会造成锁等待，但不会死锁。

在程序以批量方式处理数据的时候，如果事先对数据排序，保证每个线程按固定的顺序来处理记录，也可以大大降低出现死锁的可能。

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在事务中，如果要更新记录，应该申请足够级别的锁，即排他锁，而不应先申请共享锁，更新时再申请排他锁，因为当用户申请排他锁时，其他事务可能又已经获得了相同记录的共享锁，从而造成锁冲突，甚至死锁。
在 repeatable-read 隔离级别下，如果两个线程同时对相同条件记录用 select … for update 加排他锁，在没有符合该条件记录情况下，两个线程过会加锁成功。程序发现记录尚不存在，就试图插入一条新记录，如果两个线程都这么做，就会出现死锁。这种情况下，将隔离级别改成 read committed ，就可避免问题。
当隔离级别为 read committed 时，如果两个线程都先执行 select … for update, 判断是否存在符合条件的记录，如果没有，就插入记录。此时，只有一个线程能插入成功，另一个线程会出现锁等待，当第 1 个线程提交后，第 2 个线程会因主键重出错，但虽然这个线程出错了，却会获得一个排他锁，如果有第 3 个线程又来申请排他锁，也会出现死锁。对于这种情况，可以直接做插入操作，然后再捕获主键重异常，或者在遇到主键重错误时，总是执行 rollback 释放获得的排他锁

** 尽管通过上面介绍的设计和 sql 优化等措施，可以大大减少死锁，但死锁很难完全避免。因此，在程序设计中总是捕获并处理死锁异常是一个很好的编程习惯 **

如果出现死锁，可以用 show innodb status 命令来确定最后一个死锁产生的原因。返回结果中包括死锁相关事务的详细信息，如引发死锁的 sql 语句，事务已经获得的锁，正在等待什么锁，以及被回滚的事务等。可以据此分析产生死锁的原因。

赏

文章标题:MySQL 锁机制

文章字数:5.1k

本文作者:Waterandair

发布时间:2017-07-02, 09:24:06

最后更新:2019-12-28, 14:03:59

原始链接:https://waterandair.github.io/2017-07-02-mysql-lock-intro.html

版权声明: "署名-非商用-相同方式共享 4.0" 转载请保留原文链接及作者。

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