MySQL高级-06：MySQL锁问题

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（避免争抢）。

在数据库中，除传统的计算资源（如 CPU、RAM、I/O 等）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

1. 锁分类

从对数据操作的粒度分 ：

1） 表锁：操作时，会锁定整个表。
2） 行锁：操作时，会锁定当前操作行。

从对数据操作的类型分：

1） 读锁（共享锁）：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响。
2） 写锁（排它锁）：当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁。

2. MySQL锁

相对其他数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。下表中罗列出了各存储引擎对锁的支持情况：

MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下 ：
从上述特点可见，很难笼统地说哪种锁更好，只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适！仅从锁的角度来说：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；而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，同时又有并查询的应用，如一些在线事务处理（OLTP）系统。

3. MyISAM 表锁

MyISAM 存储引擎只支持表锁，这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。

3.1 如何加表锁

MyISAM 在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT 等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接用 LOCK TABLE 命令给 MyISAM 表显式加锁。

显示加表锁语法：

加读锁 ： lock table table_name read;
加写锁 ： lock table table_name write；

3.2 读锁案例

环境准备：


客户端一：

<!--对客户端加入读锁-->
mysql> lock table tb_book read;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from tb_book;
+----+------------------+--------------+--------+
| id | name             | publish_time | status |
+----+------------------+--------------+--------+
|  1 | java编程思想     | 2088-08-01   | 1      |
|  2 | solr编程思想     | 2088-08-08   | 0      |
+----+------------------+--------------+--------+
2 rows in set (0.00 sec)

客户端一对其中一个表加了一个读锁并且还没有释放，
就不能对其他的表加入锁，因为是表锁，锁定的是一整张表
mysql> select * from tb_user;
ERROR 1100 (HY000): Table 'tb_user' was not locked with LOCK TABLES

<!--因为加入的是读锁，不能执行更新和插入操作-->
mysql> updata tb_book set name='solr' where id=2;
ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'updata tb_book set name='solr' where id=2' at line 1

<!--客户端一释放锁后，客户端二中的 inesrt 语句 ， 立即执行 ；-->
mysql> unlock tables;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

客户端二：

mysql> select * from tb_book;
+----+------------------+--------------+--------+
| id | name             | publish_time | status |
+----+------------------+--------------+--------+
|  1 | java编程思想     | 2088-08-01   | 1      |
|  2 | solr编程思想     | 2088-08-08   | 0      |
+----+------------------+--------------+--------+
2 rows in set (0.00 sec)

<!--读锁是共享锁，客户端一加了读锁之后客户端二仍能读-->
mysql> select * from tb_user;
+----+-----------+
| id | name      |
+----+-----------+
|  1 | 令狐冲    |
|  2 | 田伯光    |
+----+-----------+
2 rows in set (0.00 sec)

mysql> update tb_book set name='solr' where id=2;
阻塞中。。。。。。
Query OK, 1 row affected (43.88 sec)

加了读锁之后，不会阻塞其他线程的读操作，但是会阻塞其他线程的写操作

3.3 写锁案例

客户端一：

获得tb_book 表的写锁
mysql> lock table tb_book write;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from tb_book;
+----+------------------+--------------+--------+
| id | name             | publish_time | status |
+----+------------------+--------------+--------+
|  1 | java编程思想     | 2088-08-01   | 1      |
|  2 | solr             | 2088-08-08   | 0      |
+----+------------------+--------------+--------+
2 rows in set (0.00 sec)

mysql> update tb_book set name='sal' where id=2;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> insert into tb_book(id,name) values(null,'es');
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

当在客户端一中释放锁指令 unlock tables 后，客户端二中的 select 语句 ，立即执行
mysql> unlock tables;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

客户端二：

mysql> update tb_book set name='sal' where id=2;
阻塞中。。。。。。。。
Query OK, 0 rows affected (1 min 35.64 sec)
Rows matched: 1  Changed: 0  Warnings: 0

对客户端一加了写锁之后，其他的客户端既不能读也不能写，会阻塞掉，只有客户端一的锁释放后，其它客户端才会继续执行。

3.4 结论

锁模式的相互兼容性如表中所示：

由上表可见：

1） 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；
2） 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；
简而言之，就是读锁会阻塞写，但是不会阻塞读。而写锁，则既会阻塞读，又会阻塞写

此外，MyISAM 的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主的表的存储引擎的原因。因为写锁后，其他线程不能做任何操作，大量的更新会使查询很难得到锁，从而造成永远阻塞。

3.5 查看锁的争用情况

mysql> show open tables;

In_user : 表当前被查询使用的次数。如果该数为零，则表是打开的，但是当前没有被使用。
Name_locked：表名称是否被锁定。名称锁定用于取消表或对表进行重命名等操作。

mysql> show status like 'Table_locks%';
+-----------------------+-------+
| Variable_name         | Value |
+-----------------------+-------+
| Table_locks_immediate | 94    |
| Table_locks_waited    | 1     |
+-----------------------+-------+
2 rows in set (0.00 sec)

Table_locks_immediate ： 指的是能够立即获得表级锁的次数，每立即获取锁，值加1。
Table_locks_waited ： 指的是不能立即获取表级锁而需要等待的次数，每等待一次，该值加1，此值高说明存在着较为严重的表级锁争用情况。

4. InnoDB行锁

行锁特点 ：偏向InnoDB 存储引擎，开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。

InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点：一是支持事务；二是 采用了行级锁。

事务及其ACID属性

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元。
事务具有以下4个特性，简称为事务ACID属性。

并发事务处理带来的问题
事务隔离级别

为了解决上述提到的事务并发问题，数据库提供一定的事务隔离机制来解决这个问题。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用事务在一定程度上“串行化” 进行，这显然与“并发” 是矛盾的。

数据库的隔离级别有4个，由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable，这四个级别可以逐个解决脏写、脏读、不可重复读、幻读这几类问题。

Mysql 的数据库的默认隔离级别为 Repeatable read ， 查看方式：

mysql> show variables like 'tx_isolation';
+---------------+-----------------+
| Variable_name | Value           |
+---------------+-----------------+
| tx_isolation  | REPEATABLE-READ |
+---------------+-----------------+
1 row in set (0.01 sec)

4.1 InnoDB的行锁模式

InnoDB 实现了以下两种类型的行锁。

• 共享锁（S）：又称为读锁，简称S锁，共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁，都能访问到数据，但是只能读不能修改。
• 排他锁（X）：又称为写锁，简称X锁，排他锁就是不能与其他锁并存，如一个事务获取了一个数据行的排他锁，其他事务就不能再获取该行的其他锁，包括共享锁和排他锁，但是获取排他锁的事务是可以对数据就行读取和修改。

对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；
对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；

可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁 。

共享锁（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE
排他锁（X) ：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

4.2 案例准备工作

创建索引：

create index idx_test_innodb_lock_id on test_innodb_lock(id);
create index idx_test_innodb_lock_name on test_innodb_lock(name);

4.3 行锁基本演示

Session-1	Seesion-2
关闭事务的自动提交功能	关闭事务的自动提交功能
可以正常的查询出全部的数据	可以正常的查询出全部的数据
查询iid=3的数据可以正常查询	查询id=3的数据可以正常查询
更新id=3的数据，但是不提交	更新id为3 的数据， 处于等待状态
commit手动提交事务	解除阻塞，更新正常
以上， 操作的都是同一行的数据，接下来，演示不同行的数据 ：
更新id为3数据，正常的获取到行锁 ， 执行更新 ；	由于与Session-1 操作不是同一行，获取当前行锁，执行更新；
提交事务，释放第三行的行锁	提交事务释放第6行的行锁

4.4 无索引行锁升级为表锁

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，实际效果跟表锁一样。
查看当前表的索引 ： show index from test_innodb_lock ;

mysql>  show  index  from test_innodb_lock \G;
*************************** 1. row ***************************
        Table: test_innodb_lock
   Non_unique: 1
     Key_name: idx_test_innodb_lock_id
 Seq_in_index: 1
  Column_name: id
    Collation: A
  Cardinality: 9
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment: 
*************************** 2. row ***************************
        Table: test_innodb_lock
   Non_unique: 1
     Key_name: idx_test_innodb_lock_name
 Seq_in_index: 1
  Column_name: name
    Collation: A
  Cardinality: 9
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment: 
2 rows in set (0.00 sec)

Session-1	Session-2
关闭事务的自动提交	关闭事务的自动提交
执行更新语句	执行更新语句， 但处于阻塞状态
提交事务	解除阻塞，执行更新成功
	执行提交操作

4.5 间隙锁危害

当我们用范围条件，而不是使用相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据进行加锁； 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 间隙锁（Next-Key锁） 。

示例 ：

Session-1	Session-2
关闭事务的自动提交	关闭事务的自动提交
	插入id为2的记录， 出于阻塞状态
提交事务	解除阻塞

4.6 InnoDB 行锁争用情况

mysql> show  status like 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+--------+
| Variable_name                 | Value  |
+-------------------------------+--------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0      |
| Innodb_row_lock_time          | 198522 |
| Innodb_row_lock_time_avg      | 39704  |
| Innodb_row_lock_time_max      | 51092  |
| Innodb_row_lock_waits         | 5      |
+-------------------------------+--------+
5 rows in set (0.00 sec)

Innodb_row_lock_current_waits: 当前正在等待锁定的数量
Innodb_row_lock_time: 从系统启动到现在锁定总时间长度
Innodb_row_lock_time_avg:每次等待所花平均时长
Innodb_row_lock_time_max:从系统启动到现在等待最长的一次所花的时间
Innodb_row_lock_waits: 系统启动后到现在总共等待的次数

当等待的次数很高，而且每次等待的时长也不小的时候，我们就需要分析系统中为什么会有如此多的等待，然后根据分析结果着手制定优化计划。

4.7 总结

InnoDB存储引擎由于实现了行级锁定，虽然在锁定机制的实现方面带来了性能损耗可能比表锁会更高一些，但是在整体并发处理能力方面要远远由于MyISAM的表锁的。当系统并发量较高的时候，InnoDB的整体性能和MyISAM相比就会有比较明显的优势。

但是，InnoDB的行级锁同样也有其脆弱的一面，当我们使用不当的时候，可能会让InnoDB的整体性能表现不仅不能比MyISAM高，甚至可能会更差。

优化建议：

• 尽可能让所有数据检索都能通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁。
• 合理设计索引，尽量缩小锁的范围
• 尽可能减少索引条件，及索引范围，避免间隙锁