快捷導(dǎo)航

一文詳解MySQL的并發(fā)控制

更新時(shí)間：2023年05月27日 10:56:24 作者：_BugMan

無(wú)論何時(shí)只要有多個(gè)查詢需要在同一時(shí)刻修改數(shù)據(jù),都會(huì)產(chǎn)生并發(fā)控制問(wèn)題,MySQL可以在兩個(gè)層面進(jìn)行并發(fā)控制,服務(wù)器層和存儲(chǔ)引擎層,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于MySQL并發(fā)控制的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

1.概述

所謂的并發(fā)控制，就是規(guī)避多個(gè)會(huì)話并發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)帶來(lái)的諸如臟數(shù)據(jù)之類的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，MySQL中提供了一系列的機(jī)制讓我們可以去進(jìn)行并發(fā)控制。

本質(zhì)上來(lái)說(shuō)MySQL就是用的兩種鎖來(lái)進(jìn)行并發(fā)控制，一種是表鎖，鎖住整張表；一種是行鎖，鎖住某個(gè)數(shù)據(jù)行。

平時(shí)我們使用的時(shí)候，很少會(huì)直接去操作鎖，因?yàn)镸ySQL已經(jīng)幫我們封裝的很好了，直接用innodb引擎+事務(wù)就能很好的進(jìn)行并發(fā)控制，事務(wù)底層其實(shí)依賴的就是行鎖。

本文會(huì)先聊事務(wù)、再聊表鎖、行鎖，但其實(shí)總的來(lái)說(shuō)MySQL進(jìn)行并發(fā)控制，就是行鎖和表鎖，事務(wù)的底層用的就是行鎖，只是事務(wù)太重要了所以單獨(dú)拎出來(lái)作為一個(gè)獨(dú)立的章節(jié)聊。

2.事務(wù)

2.1.什么是事務(wù)

注意：只有innodb引擎是支持事務(wù)的，所以本文與事務(wù)相關(guān)的討論，默認(rèn)都是在innodb引擎下。

在實(shí)際使用中，會(huì)存在這樣一類場(chǎng)景，我們希望幾條SQL要么同時(shí)執(zhí)行成功，要么同時(shí)失敗，不能有的成功，有的失敗。

比如網(wǎng)購(gòu)下單，生成訂單、扣減庫(kù)存兩條SQL，必須保證要么全部成功，要么全部失敗，不能說(shuō)生成訂單成功，但是扣減庫(kù)存失敗了，或者說(shuō)扣減庫(kù)存成功但是生成訂單失敗了，以上任何一種情況都是會(huì)產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)的。如果兩者中有一者失敗，另外一個(gè)也需要跟著執(zhí)行不成功，從而保證數(shù)據(jù)的正確性。

事務(wù)就是為了滿足將多條捆綁在一起，同成功，同失敗而出現(xiàn)的。人們?cè)趯?shí)現(xiàn)事務(wù)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)事務(wù)要實(shí)現(xiàn)上面我們說(shuō)的效果，那么就必須實(shí)現(xiàn)四點(diǎn)：

原子性（Atomicity）
一致性（Consistent）
隔離性（Isolation）
持久性（Durable）

也就是大名鼎鼎的ACID，很多地方稱其為事務(wù)的四大特性。

1.原子性：

事務(wù)是一個(gè)原子操作單元，其對(duì)數(shù)據(jù)的修改，要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行。

2.一致性：

數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)總是從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)，不能存在中間狀態(tài)。繼續(xù)以網(wǎng)購(gòu)下單為例，一開(kāi)始的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)為A狀態(tài)，執(zhí)行完事務(wù)，扣減庫(kù)存、新增訂單后的數(shù)據(jù)狀態(tài)為B狀態(tài)，數(shù)據(jù)庫(kù)只能由A到B，不能出現(xiàn)諸如扣了庫(kù)存，沒(méi)生成訂單，或者生成了訂單，沒(méi)扣庫(kù)存這樣的中間狀態(tài)。

3.隔離性：

一個(gè)事務(wù)在提交之前，其所做的修改對(duì)其它事務(wù)來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的。不保證隔離性會(huì)產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)，這個(gè)很好理解，舉個(gè)例子：

A的銀行賬戶有400，有兩個(gè)事務(wù)，彼此之間數(shù)據(jù)可見(jiàn)，也就是一個(gè)事務(wù)修改數(shù)據(jù)，不管提沒(méi)提交其他事務(wù)都看得見(jiàn)。

事務(wù)1，A向B轉(zhuǎn)200：

A的賬戶扣減200
B的賬戶新增200

事務(wù)2，A向C轉(zhuǎn)200：

A的賬戶扣減200
C的賬戶新增200

如果在事務(wù)1中的1、2步的時(shí)間間隙內(nèi)事務(wù)2間插執(zhí)行完畢，那么在事務(wù)1第2步執(zhí)行前A的賬戶中已經(jīng)被扣減了兩次200，余額為0，C的賬戶中多了200。

這時(shí)候如果在事務(wù)1的第2步中出錯(cuò)了、回滾，那么A的賬戶又會(huì)回到事務(wù)1第一步執(zhí)行之前的狀態(tài)，也就是A的賬戶又恢復(fù)成了400。最后C的賬戶平白無(wú)故多了200。

4.持久性：

事務(wù)完成后，其對(duì)數(shù)據(jù)的修改是永久的，即使系統(tǒng)斷電、重啟，也不會(huì)變。

2.2.事務(wù)的隔離級(jí)別

2.2.1.三種數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題

在沒(méi)有隔離性的情況下，事物之間會(huì)出現(xiàn)3種數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題：

臟讀：事務(wù)A讀取了事務(wù)B更新的數(shù)據(jù)，然后B回滾操作，那么A讀取到的數(shù)據(jù)是臟數(shù)據(jù)
不可重復(fù)讀：事務(wù) A 多次讀取同一數(shù)據(jù)，事務(wù) B 在事務(wù)A多次讀取的過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)作了更新并提交，導(dǎo)致事務(wù)A多次讀取同一數(shù)據(jù)時(shí)，結(jié)果不一致。
幻讀：系統(tǒng)管理員A將數(shù)據(jù)庫(kù)中所有學(xué)生的成績(jī)從具體分?jǐn)?shù)改為ABCDE等級(jí)，但是系統(tǒng)管理員B就在這個(gè)時(shí)候插入了一條具體分?jǐn)?shù)的記錄，當(dāng)系統(tǒng)管理員A改結(jié)束后發(fā)現(xiàn)還有一條記錄沒(méi)有改過(guò)來(lái)，就好像發(fā)生了幻覺(jué)一樣，這就叫幻讀。

2.2.2.四種隔離級(jí)別

隔離級(jí)別可理解為，隔離性的嚴(yán)格度，MySQL并不是固定死了各個(gè)事務(wù)間就是不可讀的，而是規(guī)定了各種強(qiáng)度的隔離級(jí)別。

觀察上面3種數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題就會(huì)發(fā)現(xiàn)，解決它們需要的隔離性是遞增的，MySQL一共給出4種隔離級(jí)別，隔離性也是遞增的，對(duì)應(yīng)解決以上3個(gè)問(wèn)題，有3種，加上1種3種問(wèn)題都能覆蓋解決的：

Read Uncommitted（讀未提交）：最低的隔離級(jí)別，允許一個(gè)事務(wù)讀取另一個(gè)事務(wù)尚未提交的數(shù)據(jù)變更?？赡軐?dǎo)致臟讀（Dirty Read）問(wèn)題。
Read Committed（讀已提交）：確保一個(gè)事務(wù)只能讀取另一個(gè)事務(wù)已經(jīng)提交的數(shù)據(jù)變更。防止臟讀問(wèn)題，但可能導(dǎo)致不可重復(fù)讀（Non-repeatable Read）問(wèn)題。
Repeatable Read（可重復(fù)讀）：確保在同一個(gè)事務(wù)中多次讀取同一數(shù)據(jù)時(shí)，能夠得到一致的結(jié)果。防止臟讀和不可重復(fù)讀問(wèn)題，但可能導(dǎo)致幻讀（Phantom Read）問(wèn)題。
Serializable（串行化）：最高的隔離級(jí)別，強(qiáng)制事務(wù)串行執(zhí)行，確保不會(huì)發(fā)生臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀問(wèn)題。但是并發(fā)性能較差，通常不建議在高并發(fā)環(huán)境中使用。

2.3.如何設(shè)置隔離級(jí)別

可以在連接字符串中設(shè)置隔離級(jí)別：

jdbc:mysql://localhost/mydatabase?useSSL=false&characterEncoding=utf8&transactionIsolation=隔離級(jí)別

可以通過(guò)SQL在會(huì)話中設(shè)置隔離級(jí)別：

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL 隔離級(jí)別;

3.鎖

3.1.鎖與事務(wù)的關(guān)系

鎖是計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程或線程并發(fā)訪問(wèn)某一資源的機(jī)制，用來(lái)解決并發(fā)訪問(wèn)帶來(lái)的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，除傳統(tǒng)的計(jì)算資源（如CPU、IO、RAM）的爭(zhēng)用以外，數(shù)據(jù)更是會(huì)被并發(fā)訪問(wèn)的資源。所以MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)也用鎖機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)并發(fā)訪問(wèn)的一致性。

不同的隔離級(jí)別底層就是用不同的鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3.2.分類

MySQL的鎖可以從兩種維度來(lái)分，

一個(gè)維度是按照鎖的是一行，還是鎖的是整張表，分為：

行鎖
表鎖

另一個(gè)維度是按照鎖的操作是讀操作，還是寫(xiě)操作，分為：

讀鎖
寫(xiě)鎖

3.3.表鎖

3.3.1.概述

MySQL中innodb引擎和myisam引擎均支持用lock tables指令來(lái)鎖表。

3.3.2.讀鎖

讀鎖，一種共享鎖，針對(duì)被鎖表，所有會(huì)話都可以進(jìn)行讀操作，所有會(huì)話都無(wú)法進(jìn)行寫(xiě)操作。加鎖方和其他客戶端的區(qū)別是，加鎖方直接不允許進(jìn)行寫(xiě)操作，而其他會(huì)話的寫(xiě)操作允許進(jìn)行，只是會(huì)被阻塞掛起。鎖解開(kāi)后，所有掛起的操作線程會(huì)去重新?tīng)?zhēng)搶資源。

加鎖指令：

lock tables 表名 read;

釋放鎖指令：

unlock tanles;

加鎖方不允許進(jìn)行寫(xiě)操作：

其它客戶端的寫(xiě)操作在加鎖方釋放鎖之前都被掛起：

3.3.3.寫(xiě)鎖

寫(xiě)鎖，排它鎖，針對(duì)被鎖表，加鎖方可以讀寫(xiě)，其他會(huì)話的寫(xiě)操作會(huì)直接失敗，讀操作會(huì)被阻塞掛起，解鎖以后，被掛起的線程會(huì)重新去爭(zhēng)搶資源。

加鎖指令：

lock tables 表名 write;

其它會(huì)話的讀操作、寫(xiě)操作在加鎖方釋放鎖之前都被阻塞掛起：

3.3.4.保護(hù)機(jī)制

讀鎖、寫(xiě)鎖中，加鎖方都只能讀當(dāng)前被自己鎖定的表，這是MySQL的一個(gè)保護(hù)機(jī)制，為的就是強(qiáng)制要求加鎖方給出一個(gè)說(shuō)法，到底準(zhǔn)備鎖多久，不給說(shuō)法不讓走。

3.4.行鎖

3.4.1.概述

innodb和myIsam最大的不同有兩點(diǎn)，一是支持事務(wù)，二是支持行級(jí)鎖。

3.4.2.什么是MVCC

行鎖沒(méi)有顯式的聲明辦法，而是藏在默認(rèn)實(shí)現(xiàn)中，MVCC 是 MySQL InnoDB 存儲(chǔ)引擎的默認(rèn)并發(fā)控制機(jī)制，其采用的就是表鎖。

并發(fā)控制有幾種處理方法，

第一種：基于鎖的并發(fā)控制，程序員B開(kāi)始修改數(shù)據(jù)時(shí)，給這些數(shù)據(jù)加上鎖，程序員A這時(shí)再讀，就發(fā)現(xiàn)讀取不了，處于等待情況，只能等B操作完才能讀數(shù)據(jù)，這保證A不會(huì)讀到一個(gè)不一致的數(shù)據(jù)，但是這個(gè)會(huì)影響程序的運(yùn)行效率。

第二種：MVCC，每個(gè)用戶連接數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，看到的都是某一特定時(shí)刻的數(shù)據(jù)庫(kù)快照，在B的事務(wù)沒(méi)有提交之前，A始終讀到的是某一特定時(shí)刻的數(shù)據(jù)庫(kù)快照，不會(huì)讀到B事務(wù)中的數(shù)據(jù)修改情況，直到B事務(wù)提交，才會(huì)讀取B的修改內(nèi)容。

MVCC其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)事務(wù)的關(guān)鍵，后續(xù)會(huì)有文章專門(mén)深入聊事務(wù)的實(shí)現(xiàn)，此處暫不展開(kāi)。

3.4.3.mvcc的使用

首先有一個(gè)需要糾正的是，很多地方都說(shuō)mvcc是通過(guò)手動(dòng)提交來(lái)觸發(fā)的，這是個(gè)誤導(dǎo)，不管手動(dòng)提交還是自動(dòng)提交MVCC機(jī)制都是生效的，只是手動(dòng)提交用來(lái)觀察mvcc過(guò)程更加直觀。

此處為了直觀，我們也以手動(dòng)提交為例，首先通過(guò)set autocommit=0可以關(guān)閉自動(dòng)提交。關(guān)閉后每次執(zhí)行sql以后，通過(guò)commit命令來(lái)手動(dòng)提交，才會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生影響，否則只會(huì)對(duì)當(dāng)前操作方的數(shù)據(jù)快照有影響。innodb引擎中，其他客戶端想查看到最新的數(shù)據(jù)情況也必須通過(guò)commit指令來(lái)做一次同步（因?yàn)閕nnodb默認(rèn)隔離級(jí)別為可重復(fù)讀）。

當(dāng)一個(gè)會(huì)話修改某行數(shù)據(jù)，未commit前，其他會(huì)話對(duì)該行數(shù)據(jù)的修改會(huì)阻塞掛起，直到先改那個(gè)會(huì)話commit為止。

3.4.4.間隙鎖

使用范圍條件匹配時(shí)，innodb會(huì)給符合條件的已有數(shù)據(jù)記錄的索引加“范圍鎖”（范圍鎖是特殊的行鎖），對(duì)于鍵值在條件范圍內(nèi)但并不存在的記錄，叫做間隙（GAP），innodb也會(huì)對(duì)這個(gè)間隙加鎖，這種機(jī)制叫做“間隙鎖”。