數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)-鎖機(jī)制

1.什么是鎖

鎖，其實(shí)就是一個(gè)內(nèi)存種的結(jié)構(gòu)，在事務(wù)還沒(méi)有來(lái)之前是沒(méi)有鎖存在的。在事務(wù)未開(kāi)始前只有一條記錄，是沒(méi)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(gè)：

• trx信息：代表這個(gè)鎖結(jié)構(gòu)是哪個(gè)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(duì)某條記錄進(jìn)行改動(dòng)時(shí)，就會(huì)生成一把鎖，在生成鎖的時(shí)候，會(huì)去檢查該條記錄有沒(méi)有被其他的鎖關(guān)聯(lián)。① 如果沒(méi)有，is_wating就是false，不需要等待，此時(shí)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(wèn)題

數(shù)據(jù)庫(kù)鎖主要解決并發(fā)情況下，數(shù)據(jù)隔離問(wèn)題。數(shù)據(jù)庫(kù)是可以有多個(gè)客戶端連接并訪問(wèn)的，這種情況就會(huì)有并發(fā)操作同一數(shù)據(jù)記錄的情況。因此數(shù)據(jù)庫(kù)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(wèn)題。

3.并發(fā)訪問(wèn)相同記錄的幾種情況

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

4.理解讀鎖和寫(xiě)鎖

對(duì)于MySQL的innoDB存儲(chǔ)引擎來(lái)說(shuō)，讀鎖/寫(xiě)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(gè)事務(wù)共同讀同一個(gè)記錄時(shí)，是可以同時(shí)讀取，互不影響，互不干擾的。
在進(jìn)行SELECT查詢操作的時(shí)候，可以使用讀鎖，使多個(gè)任務(wù)之間可以共同讀取同一條記錄。但在查詢操作時(shí)，也可以使用寫(xiě)鎖，后面講寫(xiě)鎖的時(shí)候再說(shuō)。
如何在讀取的時(shí)候加鎖：

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

4.2 寫(xiě)鎖

寫(xiě)鎖（X）也稱排他鎖，在事務(wù)在進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，會(huì)上X鎖，導(dǎo)致當(dāng)前事務(wù)未完成寫(xiě)操作時(shí)，其他事務(wù)的讀/寫(xiě)會(huì)被阻塞。保證在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)，只有一個(gè)事務(wù)能對(duì)事務(wù)進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。

• 在進(jìn)行讀操作的時(shí)候，也可以給記錄加X(jué)鎖，防止在讀取記錄的時(shí)候，其他事務(wù)對(duì)當(dāng)前記錄進(jìn)行更新。
• 查詢語(yǔ)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(huì)阻塞，知道當(dāng)前事務(wù)釋放X鎖。
• 給查詢操作加X(jué)鎖：

SELECT * FROM student FOR UPDATE;

進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，會(huì)自動(dòng)給該條記錄加X(jué)鎖。寫(xiě)記錄：INSERT\DELETE\UPDATE 4.3 讀鎖和寫(xiě)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(duì)行鎖，對(duì)表加鎖的顆粒度比較大，因此它的開(kāi)銷也比較小。由于是對(duì)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(duì)整張表進(jìn)行加鎖，就會(huì)導(dǎo)致大量的事務(wù)無(wú)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(chǎng)景下會(huì)用到表鎖，比如：數(shù)據(jù)崩潰恢復(fù)。

5.1 表級(jí)的讀/寫(xiě)鎖

• 對(duì)表加S鎖：MySQL的InnoDB對(duì)整個(gè)表加S鎖。
• 對(duì)表加X(jué)鎖：MySQL的InnoDB對(duì)整個(gè)表加X(jué)鎖。

查看有那些表被加鎖：

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

手動(dòng)給表加鎖：

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

釋放鎖：

UNLOCK TABLES;

小結(jié)

5.2 意向鎖

MySQL的InnoDB存儲(chǔ)引擎中，支持表鎖和行鎖同時(shí)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(shí)共存而存在的。意向鎖是一中不于行鎖沖突的表級(jí)鎖。意向鎖用戶是無(wú)法手動(dòng)添加的，它是InnoDB存儲(chǔ)引擎自動(dòng)給加的。當(dāng)在給某個(gè)行添加S鎖或X鎖時(shí)，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(kù)就會(huì)給當(dāng)前的數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)頁(yè)加上意向共享鎖，當(dāng)想給當(dāng)前表加入一個(gè)排他鎖(X)時(shí)，就會(huì)檢測(cè)到意向共享鎖，就會(huì)被排斥阻塞，不能加鎖。但是加表的共享鎖時(shí)，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(kù)就會(huì)給當(dāng)前的數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)頁(yè)加上意向排他鎖，當(dāng)想給當(dāng)前表加入一個(gè)排他鎖(X)或者意向鎖(S)時(shí)，就會(huì)檢測(cè)到意向排他鎖，就會(huì)被排斥阻塞，不能加鎖。

理解意向鎖的意義：當(dāng)沒(méi)有意向鎖的時(shí)候，當(dāng)事務(wù)想要給表加表鎖的時(shí)候，需要去檢測(cè)每行記錄是否加有鎖，這樣每條檢測(cè)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(xiě)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(chǔ)引擎層實(shí)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(huì)實(shí)現(xiàn)高并發(fā)的效果，但是因粒度較小，加鎖較慢，會(huì)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(gè)事務(wù)得到了某個(gè)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(gè)事務(wù)得到了某個(gè)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(gè)記錄前的間隙加入一個(gè)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(lái)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(shí)id為18加了間隙鎖

這種會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)殚g隙鎖只會(huì)鎖住行前面的間隙，那么，如果此時(shí)給id為25后面的間隙插入數(shù)據(jù)，就會(huì)有問(wèn)題，此時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)做了兩個(gè)提供了兩個(gè)偽記錄： Infimum記錄，表示該頁(yè)面中最小的記錄。 Supremun記錄，表示該頁(yè)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(huì)發(fā)生死鎖，如下：

當(dāng)記錄中存在間隙鎖時(shí)，有其他事務(wù)想在這個(gè)間隙插入數(shù)據(jù)，由于鎖的存在，會(huì)阻止插入，讓事務(wù)進(jìn)行等待，知道釋放間隙鎖。此時(shí)內(nèi)存中會(huì)生成一個(gè)插入意向鎖，這個(gè)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(gè)，一個(gè)間隙中有多個(gè)插入意向鎖并不沖突，插入意向鎖之間不會(huì)有排斥。

6.3 臨界鎖

臨界鎖是用來(lái)補(bǔ)充上面說(shuō)的間隙鎖，因?yàn)殚g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(lè)觀鎖

悲觀鎖、樂(lè)觀鎖其實(shí)并不是一種鎖，而是一中并發(fā)下鎖的一種設(shè)計(jì)思想

7.1 悲觀鎖

• 悲觀鎖，就是很悲觀，對(duì)數(shù)據(jù)被其他事務(wù)操作的時(shí)候，保持悲觀態(tài)度。總是認(rèn)為數(shù)據(jù)會(huì)被其他事務(wù)修改，所以每次操作數(shù)據(jù)的時(shí)候，都會(huì)被數(shù)據(jù)上鎖，使別他事務(wù)操作數(shù)據(jù)的時(shí)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(xiě)鎖就是悲觀鎖的體現(xiàn)，每次在操作數(shù)據(jù)的時(shí)候，都會(huì)加鎖，使其他數(shù)據(jù)在訪問(wèn)的時(shí)候被阻塞掛起，直到釋放鎖。
• 其實(shí)悲觀鎖的使用場(chǎng)景并不是很多，因?yàn)樗诿看尾僮鞯臅r(shí)候，都會(huì)給數(shù)據(jù)上鎖，這樣會(huì)在事務(wù)比較長(zhǎng)的時(shí)候，性能會(huì)比較差。
• 悲觀鎖的適用場(chǎng)景是寫(xiě)操作多的情況下，因?yàn)閷?xiě)具有排他性，在寫(xiě)操作的時(shí)候，阻止其他事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的讀或?qū)懙牟僮鳎@樣很大的避免了讀-寫(xiě)/寫(xiě)-讀的沖突，進(jìn)而避免了臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀的問(wèn)題。

7.2 樂(lè)觀鎖

樂(lè)觀鎖，就是對(duì)數(shù)據(jù)的操作持有樂(lè)觀的態(tài)度，任務(wù)每次操作數(shù)據(jù)時(shí)，都不會(huì)有其他的事務(wù)對(duì)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(shí)候，都會(huì)判斷在此期間數(shù)據(jù)是否被其他事務(wù)修改過(guò)。

樂(lè)觀鎖是在操作數(shù)據(jù)的時(shí)候，通過(guò)程序來(lái)進(jìn)行控制的，比如：使用版本號(hào)，或者時(shí)間戳來(lái)進(jìn)行比對(duì)。

• 版本號(hào)的樂(lè)觀鎖： 在數(shù)據(jù)表中，添加一個(gè)字段’version’，這個(gè)字段使用來(lái)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(shí)，會(huì)先拿到’version’字段的值，更新數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)拿之前的version的值和現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)里面的‘version’進(jìn)行比較，如果兩個(gè)‘version’的值是一樣的，說(shuō)明在此期間數(shù)據(jù)沒(méi)有被修改過(guò)，可以進(jìn)行更新操作。反過(guò)來(lái)，如果兩個(gè)‘version’的值不一樣，說(shuō)明此期間有其他事務(wù)修改過(guò)這條記錄，則更新失敗。
• 在更新數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)使’version’的值加1。

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

樂(lè)觀鎖的適用場(chǎng)景讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景，由程序?qū)崿F(xiàn)，不會(huì)出現(xiàn)死鎖問(wèn)題。

7.3 總結(jié)

到此這篇關(guān)于MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)鎖的實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)鎖內(nèi)容請(qǐng)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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