9.重新認識MySQL鎖

9.1MySQL鎖概述

• 鎖是計算機協(xié)調(diào)多個進程或者線程并發(fā)訪問某一資源的機制
• 在數(shù)據(jù)庫中除了傳統(tǒng)的對計算資源的爭搶之外，數(shù)據(jù)也是供許多用戶共享的一種資源，如何保證多線程下的數(shù)據(jù)一致性是數(shù)據(jù)庫必須解決的一個問題

9.2鎖分類

共有四種角度將MySQL鎖分類：

• 鎖的粒度：
  • 全局鎖
  • 表級鎖
  • 行級鎖
  • 頁級鎖
• 鎖的區(qū)間：
  • 間隙鎖
  • 臨建鎖
• 鎖的性能：
  • 樂觀鎖
  • 悲觀鎖
• 鎖的級別：
  • 共享鎖（讀鎖）
  • 排他鎖（寫鎖/獨占鎖）

9.2.1鎖的粒度

• 全局鎖：鎖住數(shù)據(jù)庫中的所有表
• 表級鎖：鎖住數(shù)據(jù)庫中的整張表
• 行級鎖：鎖住對應(yīng)的行數(shù)據(jù)

9.2.2鎖的區(qū)間

• 間隙鎖

  • 定義：間隙鎖用于 鎖定一個范圍（開區(qū)間） 而不是單個行。當事務(wù)在范圍內(nèi)的一行上持有鎖時，其他事務(wù)無法在這個范圍內(nèi)插入新的數(shù)據(jù)，但是可以在范圍之外插入新的數(shù)據(jù)。
  • 舉例：假設(shè)一個表中的索引列有序且不重復(fù)，事務(wù)A持有了某個范圍內(nèi)的間隙鎖，這個范圍可能是一段索引范圍，比如(10,20)，這時其他事務(wù)無法在這個范圍內(nèi)插入新的行。

• 臨建鎖

  • 定義：：臨建鎖是一種結(jié)合了行鎖和間隙鎖的鎖類型，它在鎖定一個范圍時同時鎖定了該范圍內(nèi)的行以及范圍之間的間隙。
  • 舉例：考慮一個范圍查詢，比如查詢索引列值在(10,20)之間的行，臨建鎖會鎖定這個范圍內(nèi)的行，同時鎖定范圍之間的間隙，防止其他事務(wù)在這個范圍內(nèi)插入新的行或者改變已有行的值。

9.2.3鎖的性能

• 樂觀鎖：

  • 定義：樂觀鎖認為數(shù)據(jù)在被操作時很少發(fā)生沖突，因此在訪問數(shù)據(jù)時不會立即加鎖，而是在更新數(shù)據(jù)時檢查數(shù)據(jù)是否被其他事務(wù)修改過，如果沒有則更新成功，否則進行回滾或者重試。

  • 舉例：在MySQL中，可以使用樂觀鎖的方式是在更新數(shù)據(jù)時檢查數(shù)據(jù)的版本號或者時間戳是否與當前操作一致

    UPDATE table_name 
    SET column1 = value1, version = new_version WHERE id = x AND version = old_version;
    

• 悲觀鎖：

  • 定義：悲觀鎖認為數(shù)據(jù)在被操作時會發(fā)生沖突，因此在訪問數(shù)據(jù)之前會先加鎖，確保其他事務(wù)無法修改該數(shù)據(jù)，直到當前事務(wù)完成操作并釋放鎖。

  • 舉例：在MySQL中，可以使用SELECT … FOR UPDATE語句來獲取悲觀鎖，例如

    SELECT * 
    FROM table_name 
    WHERE condition 
    FOR UPDATE;
    

9.2.4鎖的級別

• 共享鎖：

  • 定義：共享鎖允許多個事務(wù)同時讀取同一行數(shù)據(jù)，但阻止其他事務(wù)在該行上獲取排他鎖；

  • 舉例：在 MySQL 中，可以使用 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 或者 SELECT ... FOR SHARE 來獲取共享鎖，例如

    SELECT * 
    FROM table_name 
    WHERE condition 
    LOCK IN SHARE MODE;
    

• 排他鎖：

  • 定義：排他鎖（也稱為寫鎖）阻止其他事務(wù)對同一行數(shù)據(jù)進行讀取或?qū)懭氩僮?/mark>，只有獲取了排他鎖的事務(wù)才能對數(shù)據(jù)進行修改。

  • 舉例：在 MySQL 中，可以使用 SELECT ... FOR UPDATE 來獲取排他鎖，例如

    SELECT * 
    FROM table_name 
    WHERE condition 
    FOR UPDATE;
    

9.3拓展：意向鎖

9.3.1意向鎖概述

MySQL 中的意向鎖（Intention Lock）是一種用于管理表級鎖的鎖機制，用于在表級別上指示事務(wù)將要在表的哪些行上獲取鎖。

意向鎖并不是實際的鎖，而是一種指示，通常用于協(xié)調(diào)事務(wù)對表級鎖的獲取，以提高并發(fā)性能和降低死鎖的風(fēng)險。

9.3.2意向鎖分類

可分為兩種類型：意向共享鎖和意向排他鎖

• 意向共享鎖（Intention Share Lock）：

  • 特點：表明事務(wù)將要在表的某些行上獲取共享鎖。當一個事務(wù)打算獲取某行的共享鎖時，會在表級別請求意向共享鎖。
  • 作用：意向共享鎖是為了協(xié)調(diào)多個事務(wù)同時獲取共享鎖而引入的，在獲取共享鎖之前，需要先檢查是否存在排他鎖，以防止與其他事務(wù)的排他鎖沖突。

• 意向排他鎖（Intention Exclusive Lock）：

  • 特點：表明事務(wù)將要在表的某些行上獲取排他鎖。當一個事務(wù)打算獲取某行的排他鎖時，會在表級別請求意向排他鎖。
  • 作用：意向排他鎖是為了協(xié)調(diào)多個事務(wù)同時獲取排他鎖而引入的，在獲取排他鎖之前，需要先檢查是否存在共享鎖或其他事務(wù)的排他鎖，以防止與其他事務(wù)的共享鎖或排他鎖沖突。

9.3.3意向鎖作用

沒有意向鎖時，事務(wù)在獲取表級鎖/行級鎖之前可能需要頻繁地檢查整個表，以確定是否有其他事務(wù)已經(jīng)持有了排他鎖或共享鎖。這會增加系統(tǒng)的開銷，降低并發(fā)性能。

舉例：

事務(wù) A 獲取了某一行的排他鎖，并未提交：

SELECT * FROM users WHERE id = 6 FOR UPDATE;

事務(wù) B 想要獲取 users 表的表鎖（共享鎖）/行級鎖：

LOCK TABLES users READ;

為共享鎖與排他鎖互斥，所以事務(wù) B 在視圖對 users 表加共享鎖的時候，必須保證：

• 當前沒有其他事務(wù)持有 users 表的排他鎖。
• 當前沒有其他事務(wù)持有 users 表中任意一行的排他鎖 。

為了檢測是否滿足第二個條件，事務(wù) B 必須在確保 users表不存在任何排他鎖的前提下，去檢測表中的每一行是否存在排他鎖。

很明顯這是一個效率很差的做法，但是有了意向鎖之后，情況就不一樣了：

（1）意向鎖的兼容互斥性

特點：多個事務(wù)可以對同一張表多個意向排他鎖

	意向共享鎖（IS）	意向排他鎖（IX）
意向共享鎖（IS）	兼容	兼容
意向排他鎖（IX）	兼容	兼容

即意向鎖之間是互相兼容的，雖然意向鎖和自家兄弟互相兼容，但是它會與普通的排他 / 共享鎖互斥：

	意向共享鎖（IS）	意向排他鎖（IX）
共享鎖（S）	兼容	互斥
排他鎖（X）	互斥	互斥

注意：這里的排他 / 共享鎖指的都是表鎖！！！

意向鎖不會與行級的共享 / 排他鎖互斥！！！

（2）例子1（意向鎖和表級的共享/排他鎖互斥）

回到剛才 users 表的例子：

事務(wù) A 獲取了某一行的排他鎖，并未提交：

SELECT * FROM users WHERE id = 6 FOR UPDATE;

• 此時 users 表存在兩把鎖：users 表上的意向排他鎖與 id 為 6 的數(shù)據(jù)行上的排他鎖。

事務(wù) B 想要獲取 users 表的表鎖（共享鎖）：

LOCK TABLES users READ;

• 此時事務(wù) B 檢測事務(wù) A 持有 users 表的意向排他鎖，就可以得知事務(wù) A 必然持有該表中某些數(shù)據(jù)行的排他鎖，
• 么事務(wù) B 對 users 表的加鎖請求就會被排斥（阻塞），而無需去檢測表中的每一行數(shù)據(jù)是否存在排他鎖。

（3）例子2（意向鎖和行級的共享鎖/排他鎖兼容）

• 意向鎖并不會影響到多個事務(wù)對不同數(shù)據(jù)行加排他鎖時的并發(fā)性

事務(wù) A 獲取了某一行的排他鎖，并未提交：

SELECT * FROM users WHERE id = 6 FOR UPDATE;

• 此時 users 表存在兩把鎖：
  • users 表上的意向排他鎖
  • id 為 6 的數(shù)據(jù)行上的排他鎖。

事務(wù) B 想要獲取 users 表的表鎖（共享鎖）：

LOCK TABLES users READ;

• 此時事務(wù) B 檢測事務(wù) A 持有 users 表的意向排他鎖，就可以得知事務(wù) A 必然持有該表中某些數(shù)據(jù)行的排他鎖，
• 么事務(wù) B 對 users 表的加鎖請求就會被排斥（阻塞），而無需去檢測表中的每一行數(shù)據(jù)是否存在排他鎖。

最后事務(wù) C 也想獲取 users 表中某一行的排他鎖：

SELECT * FROM users WHERE id = 5 FOR UPDATE;

1. 事務(wù) C 申請 users 表的意向排他鎖。
2. 事務(wù) C 檢測到事務(wù) A 持有 users 表的意向排他鎖。
3. 因為意向鎖之間并不互斥，所以 事務(wù) C 獲取到了 users 表的意向排他鎖。
4. 因為id 為 5 的數(shù)據(jù)行上不存在任何排他鎖，最終事務(wù) C 成功獲取到了該數(shù)據(jù)行上的排他鎖。

（4）小結(jié)

意向鎖的引入主要是為了提高并發(fā)性能。通過引入意向鎖，MySQL 可以更有效地管理表級鎖，減少了在并發(fā)環(huán)境下的鎖沖突，從而提高了系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。

在沒有意向鎖之前，如果一張表里面已經(jīng)有行鎖了，此時我們再添加表鎖，為了防止表鎖和行鎖發(fā)生沖突，表鎖就需要遍歷整個表中的數(shù)據(jù)檢查是否有行鎖。為了優(yōu)化表鎖檢索行鎖的過程，我們引入意向鎖。