數(shù)據(jù)庫事務(wù)-鎖機(jī)制

1.什么是鎖

鎖，其實就是一個內(nèi)存種的結(jié)構(gòu)，在事務(wù)還沒有來之前是沒有鎖存在的。在事務(wù)未開始前只有一條記錄，是沒有鎖和記錄之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的。

鎖結(jié)構(gòu)種有很多的信息，主要的有兩個：

• trx信息：代表這個鎖結(jié)構(gòu)是哪個事務(wù)生成的。
• is_waiting：代表當(dāng)前事務(wù)是否在等待。

當(dāng)一條事務(wù)想要對某條記錄進(jìn)行改動時，就會生成一把鎖，在生成鎖的時候，會去檢查該條記錄有沒有被其他的鎖關(guān)聯(lián)。① 如果沒有，is_wating就是false，不需要等待，此時表示事務(wù)上鎖成功，可以進(jìn)行后續(xù)操作；② 如果有其他事務(wù)上鎖，則is_wating就是true，加鎖失敗，需要等待其他事務(wù)釋放鎖，才能后續(xù)操作該記錄。

2.鎖解決的問題

數(shù)據(jù)庫鎖主要解決并發(fā)情況下，數(shù)據(jù)隔離問題。數(shù)據(jù)庫是可以有多個客戶端連接并訪問的，這種情況就會有并發(fā)操作同一數(shù)據(jù)記錄的情況。因此數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)了鎖機(jī)制，解決各種并發(fā)情況下出現(xiàn)的隔離問題。

3.并發(fā)訪問相同記錄的幾種情況

• 讀-讀：多個事務(wù)同事對數(shù)據(jù)庫的同一條記錄進(jìn)行讀操作，這種情況對數(shù)據(jù)庫的記錄沒有發(fā)生變化，不會出現(xiàn)什么問題，這種情況不需要解決什么問題。
• 寫-寫：多個事務(wù)同事對數(shù)據(jù)庫的同一條記錄進(jìn)行寫操作，這種情況會發(fā)生臟寫問題，不管那種隔離級別，都不允許這種情況的發(fā)生。所有有多個未提交的事務(wù)去操作同一條記錄時，需要讓其他事務(wù)處于阻塞排隊等待。
• 讀-寫/寫-讀：在多并發(fā)操作同個數(shù)據(jù)記錄時，有的事務(wù)在讀，有的事務(wù)在進(jìn)行寫操作，這種情況會出現(xiàn)臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀等情況。MySQL在repeatable read隔離級別上，已經(jīng)解決了幻讀的問題。

4.理解讀鎖和寫鎖

對于MySQL的innoDB存儲引擎來說，讀鎖/寫鎖可以作用在表上，也可以作用在行上

4.1 讀鎖

讀鎖（S）也稱共享鎖，在多個事務(wù)共同讀同一個記錄時，是可以同時讀取，互不影響，互不干擾的。
在進(jìn)行SELECT查詢操作的時候，可以使用讀鎖，使多個任務(wù)之間可以共同讀取同一條記錄。但在查詢操作時，也可以使用寫鎖，后面講寫鎖的時候再說。
如何在讀取的時候加鎖：

SELECT * FROM student LOCK IN SHARE MODE;
#或者
SELECT * FROM student FOR SHARE;#(mysql 8.0新寫法)

4.2 寫鎖

寫鎖（X）也稱排他鎖，在事務(wù)在進(jìn)行寫操作時，會上X鎖，導(dǎo)致當(dāng)前事務(wù)未完成寫操作時，其他事務(wù)的讀/寫會被阻塞。保證在同一個時間內(nèi)，只有一個事務(wù)能對事務(wù)進(jìn)行讀/寫操作。

• 在進(jìn)行讀操作的時候，也可以給記錄加X鎖，防止在讀取記錄的時候，其他事務(wù)對當(dāng)前記錄進(jìn)行更新。
• 查詢語句加上X鎖有，其他事務(wù)不能再給該記錄加S鎖或X鎖。其他事務(wù)會阻塞，知道當(dāng)前事務(wù)釋放X鎖。
• 給查詢操作加X鎖：

SELECT * FROM student FOR UPDATE;

進(jìn)行寫操作時，會自動給該條記錄加X鎖。寫記錄：INSERT\DELETE\UPDATE 4.3 讀鎖和寫鎖的兼容情況

5.表鎖

表鎖是指給所操作的整張表進(jìn)行加鎖，相對行鎖，對表加鎖的顆粒度比較大，因此它的開銷也比較小。由于是對整張數(shù)據(jù)表進(jìn)行加鎖，因此可以避免死鎖的出現(xiàn)。即使這樣，是對整張表進(jìn)行加鎖，就會導(dǎo)致大量的事務(wù)無法繼續(xù)操作表，所有表鎖的性能是較差的。
在MySQL中，InnoDB提供了表鎖和行鎖由于表鎖的性能比較差，一般我們都很少用到表鎖。只有特殊場景下會用到表鎖，比如：數(shù)據(jù)崩潰恢復(fù)。

5.1 表級的讀/寫鎖

• 對表加S鎖：MySQL的InnoDB對整個表加S鎖。
• 對表加X鎖：MySQL的InnoDB對整個表加X鎖。

查看有那些表被加鎖：

SHOW OPEN TABLES;
#或者
SHOW OPEN TABLES WHERE In_use >0;

手動給表加鎖：

LOCK TABLES student READ;#給student表加S鎖
LOCK TABLES stdent WRITE;#給student表加X鎖

釋放鎖：

UNLOCK TABLES;

小結(jié)

5.2 意向鎖

MySQL的InnoDB存儲引擎中，支持表鎖和行鎖同時存在，而意向鎖就是表鎖的一種。

意向鎖是為了協(xié)調(diào)表鎖和行鎖同時共存而存在的。意向鎖是一中不于行鎖沖突的表級鎖。意向鎖用戶是無法手動添加的，它是InnoDB存儲引擎自動給加的。當(dāng)在給某個行添加S鎖或X鎖時，需要先獲取當(dāng)前行所在表的意向鎖。

意向鎖分為兩種：

• 意向共享鎖（IS）：事務(wù)有意向?qū)Ρ碇械哪承屑庸蚕礞i（S鎖）。當(dāng)給某一行記錄加了共享鎖（S）后，數(shù)據(jù)庫就會給當(dāng)前的數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)頁加上意向共享鎖，當(dāng)想給當(dāng)前表加入一個排他鎖(X)時，就會檢測到意向共享鎖，就會被排斥阻塞，不能加鎖。但是加表的共享鎖時，是可以的。
• 意向排他鎖（IX）：事務(wù)有意向?qū)Ρ碇械哪承屑优潘i（X鎖）。當(dāng)給某一行記錄加了排他鎖（X）后，數(shù)據(jù)庫就會給當(dāng)前的數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)頁加上意向排他鎖，當(dāng)想給當(dāng)前表加入一個排他鎖(X)或者意向鎖(S)時，就會檢測到意向排他鎖，就會被排斥阻塞，不能加鎖。

理解意向鎖的意義：當(dāng)沒有意向鎖的時候，當(dāng)事務(wù)想要給表加表鎖的時候，需要去檢測每行記錄是否加有鎖，這樣每條檢測的效率非常的低。意向鎖的出現(xiàn)，很好的解決這種情況。有意向鎖后，事務(wù)要表添加鎖，只要檢查當(dāng)前表是否有意向鎖就可以了。

總結(jié)：意向鎖之間是互相兼容的和讀寫鎖不兼容：

6.行鎖

行鎖就是給表中的某條記錄上把鎖，將該條記錄鎖住。行鎖是在InnoDB存儲引擎層實現(xiàn)的，這是InnoDB與MyISAM最大的區(qū)別之一。行鎖是粒度小的，發(fā)生鎖沖突的概率很小，因此會實現(xiàn)高并發(fā)的效果，但是因粒度較小，加鎖較慢，會出現(xiàn)死鎖的情況

6.1 記錄鎖

記錄鎖就是一把行鎖，顧名思義，給某條記錄上鎖。

• 共享記錄鎖（S）：當(dāng)一個事務(wù)得到了某個事務(wù)的共享鎖后，其他事務(wù)還能繼續(xù)獲取該記錄的共享鎖，但是不能獲取該記錄的排他鎖。
• 排他記錄鎖（X）：當(dāng)一個事務(wù)得到了某個事務(wù)的排他鎖后，其他事務(wù)不能獲取該記錄的共享鎖和排他鎖。

6.2 間隙鎖

間隙鎖是在某個記錄前的間隙加入一個鎖，這樣就使該記錄前面的間隙是不能添加數(shù)據(jù)的。這種間隙鎖有效的防止了幻讀的出現(xiàn)。間隙鎖的出現(xiàn)，也是為了解決幻讀而提出來的。
不管是共享鎖還是排他鎖，起到的作用是一樣的，
舉例：

select * from student where id=11 for update;

此時id為18加了間隙鎖

這種會出現(xiàn)一個問題，因為間隙鎖只會鎖住行前面的間隙，那么，如果此時給id為25后面的間隙插入數(shù)據(jù)，就會有問題，此時，數(shù)據(jù)庫做了兩個提供了兩個偽記錄： Infimum記錄，表示該頁面中最小的記錄。 Supremun記錄，表示該頁面中最大的記錄。
加入如下，就可以阻止其他事務(wù)加入（25,+∞）的數(shù)據(jù)了。

select * from student where id > 20 lock in share mode;

間隙鎖的出現(xiàn)，會發(fā)生死鎖，如下：

當(dāng)記錄中存在間隙鎖時，有其他事務(wù)想在這個間隙插入數(shù)據(jù)，由于鎖的存在，會阻止插入，讓事務(wù)進(jìn)行等待，知道釋放間隙鎖。此時內(nèi)存中會生成一個插入意向鎖，這個意向鎖是一種間隙鎖，并不是表鎖中的意向鎖。這種插入意向鎖可以有多個，一個間隙中有多個插入意向鎖并不沖突，插入意向鎖之間不會有排斥。

6.3 臨界鎖

臨界鎖是用來補(bǔ)充上面說的間隙鎖，因為間隙鎖只是鎖住了記錄前面的間隙，但是并不包含自己，因此臨界鎖就出現(xiàn)了，臨界鎖就是記錄鎖和間隙鎖的組合體。

select * from student where id <=18 and id > 10 for update;

7.悲觀鎖和樂觀鎖

悲觀鎖、樂觀鎖其實并不是一種鎖，而是一中并發(fā)下鎖的一種設(shè)計思想

7.1 悲觀鎖

• 悲觀鎖，就是很悲觀，對數(shù)據(jù)被其他事務(wù)操作的時候，保持悲觀態(tài)度?？偸钦J(rèn)為數(shù)據(jù)會被其他事務(wù)修改，所以每次操作數(shù)據(jù)的時候，都會被數(shù)據(jù)上鎖，使別他事務(wù)操作數(shù)據(jù)的時候處于阻塞狀態(tài)，知道釋放鎖，保證數(shù)據(jù)具有排他性。
• 行鎖、表鎖、讀鎖、寫鎖就是悲觀鎖的體現(xiàn)，每次在操作數(shù)據(jù)的時候，都會加鎖，使其他數(shù)據(jù)在訪問的時候被阻塞掛起，直到釋放鎖。
• 其實悲觀鎖的使用場景并不是很多，因為它在每次操作的時候，都會給數(shù)據(jù)上鎖，這樣會在事務(wù)比較長的時候，性能會比較差。
• 悲觀鎖的適用場景是寫操作多的情況下，因為寫具有排他性，在寫操作的時候，阻止其他事務(wù)對數(shù)據(jù)的讀或?qū)懙牟僮?，這樣很大的避免了讀-寫/寫-讀的沖突，進(jìn)而避免了臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀的問題。

7.2 樂觀鎖

樂觀鎖，就是對數(shù)據(jù)的操作持有樂觀的態(tài)度，任務(wù)每次操作數(shù)據(jù)時，都不會有其他的事務(wù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改操作。但是在每次一修改數(shù)據(jù)的時候，都會判斷在此期間數(shù)據(jù)是否被其他事務(wù)修改過。

樂觀鎖是在操作數(shù)據(jù)的時候，通過程序來進(jìn)行控制的，比如：使用版本號，或者時間戳來進(jìn)行比對。

• 版本號的樂觀鎖： 在數(shù)據(jù)表中，添加一個字段’version’，這個字段使用來記錄每次數(shù)據(jù)跟新后的數(shù)據(jù)版本。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新操作時，會先拿到’version’字段的值，更新數(shù)據(jù)的時候，會拿之前的version的值和現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫里面的‘version’進(jìn)行比較，如果兩個‘version’的值是一樣的，說明在此期間數(shù)據(jù)沒有被修改過，可以進(jìn)行更新操作。反過來，如果兩個‘version’的值不一樣，說明此期間有其他事務(wù)修改過這條記錄，則更新失敗。
• 在更新數(shù)據(jù)的時候，會使’version’的值加1。

`UPDATE student SET name= '李四' ,version=version+1 WHERE version=version` 

樂觀鎖的適用場景讀多寫少的場景，由程序?qū)崿F(xiàn)，不會出現(xiàn)死鎖問題。

7.3 總結(jié)

到此這篇關(guān)于MySQL 數(shù)據(jù)庫鎖的實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL 數(shù)據(jù)庫鎖內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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