Next-Key Lock 是 MySQL InnoDB 存儲(chǔ)引擎的一種鎖機(jī)制，它結(jié)合了記錄鎖和間隙鎖，旨在實(shí)現(xiàn)更高效的并發(fā)控制，特別是在避免幻讀方面。下面將從底層原理、實(shí)現(xiàn)機(jī)制及相關(guān)源代碼進(jìn)行詳細(xì)解析。

一、Next-Key Lock 的定義與作用

Next-Key Lock 主要用于防止幻讀現(xiàn)象的發(fā)生。它的作用是鎖定特定的索引記錄及其前后的間隙，以保證在一個(gè)事務(wù)期間，其他事務(wù)無(wú)法插入位于該間隙的記錄。

特點(diǎn)：

• 鎖定特定索引記錄。
• 鎖定索引記錄之前的間隙。
• 適用于范圍查詢(xún)，以防止其他事務(wù)在查詢(xún)范圍內(nèi)插入新記錄。

加鎖規(guī)則里面，包含了兩個(gè)“原則”、兩個(gè)“優(yōu)化”。

1.原則1:加鎖的基本單位是next-key lock。要記得，next-key lock是前開(kāi)后閉區(qū)間。
2.原則2:查找過(guò)程中訪問(wèn)到的對(duì)象才會(huì)加鎖。
3.優(yōu)化1:索引上的等值查詢(xún)，給唯一索引加鎖的時(shí)候，next-key lock退化為行鎖。
4.優(yōu)化2:索引上的等值查詢(xún)，向右遍歷時(shí)且最后一個(gè)值不滿(mǎn)足等值條件的時(shí)候，next-key lock退化為間隙鎖。

二、底層原理

幻讀現(xiàn)象：

• 幻讀指的是在同一事務(wù)中，兩次執(zhí)行相同的查詢(xún)，結(jié)果集中出現(xiàn)了不同的行，通常是因?yàn)槠渌聞?wù)在查詢(xún)間隔內(nèi)插入了新記錄。
• Next-Key Lock 通過(guò)鎖定記錄及其間隙，防止了這種情況的發(fā)生。

加鎖過(guò)程：

• 當(dāng)一個(gè)事務(wù)執(zhí)行類(lèi)似于 SELECT ... FOR UPDATE 的查詢(xún)時(shí)，InnoDB 會(huì)查找與條件匹配的索引記錄，并對(duì)這些記錄加上 Next-Key Lock。
• 如果查詢(xún)條件是一個(gè)范圍，例如 WHERE id BETWEEN 1 AND 10，InnoDB 將鎖定 id 為 1 到 10 的記錄，以及在 id=1 和 id=10 之間的所有間隙。

鎖定機(jī)制：

• 在 InnoDB 中，Next-Key Lock 實(shí)際上是對(duì)索引記錄和其前后的間隙進(jìn)行加鎖的復(fù)合機(jī)制。
• 在執(zhí)行插入操作時(shí)，Next-Key Lock 可以有效阻止對(duì)鎖定間隙的插入操作，從而保證數(shù)據(jù)一致性。

三、源代碼解析

Next-Key Lock 的實(shí)現(xiàn)主要集中在 InnoDB 的源代碼中，以下是一些關(guān)鍵部分的解析：

加鎖操作：

在 row0lock.cc 文件中，row_lock() 函數(shù)負(fù)責(zé)加鎖邏輯。此函數(shù)會(huì)檢查所需的鎖類(lèi)型，并根據(jù)當(dāng)前事務(wù)狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的加鎖操作。

if (is_insert) {
    // 加鎖記錄
    lock_record(record);
    // 加鎖間隙
    lock_gap(previous_record, record);
}

解鎖操作：

在鎖定結(jié)束時(shí)，相關(guān)的解鎖邏輯在同一文件中定義。row_unlock() 函數(shù)用于釋放 Next-Key Lock。

unlock_record(record);
unlock_gap(previous_record, record);

鎖定沖突處理：

InnoDB 通過(guò) srv_lock() 和 srv_unlock() 函數(shù)管理鎖沖突情況。這些函數(shù)負(fù)責(zé)檢測(cè)鎖的兼容性，確保不會(huì)出現(xiàn)死鎖或鎖的不當(dāng)釋放。

MVCC 結(jié)合：

Next-Key Lock 與多版本并發(fā)控制（MVCC）結(jié)合，確保讀取操作不會(huì)被寫(xiě)入操作鎖住。在 row0vers.cc 中，版本控制的實(shí)現(xiàn)確保了在進(jìn)行查詢(xún)時(shí)，能夠看到一個(gè)一致的快照。

優(yōu)化策略：

InnoDB 還實(shí)現(xiàn)了一些優(yōu)化策略，例如在某些情況下跳過(guò)對(duì)間隙的加鎖，以提高性能，尤其是在不容易產(chǎn)生沖突的情況下。

四、總結(jié)

Next-Key Lock 是 InnoDB 中非常重要的鎖機(jī)制，它通過(guò)鎖定索引記錄及其間隙，避免了幻讀現(xiàn)象，保障了事務(wù)的隔離性和一致性。從源代碼層面來(lái)看，Next-Key Lock 的實(shí)現(xiàn)涉及到多個(gè)文件的協(xié)同工作，包含了加鎖、解鎖、沖突處理和優(yōu)化策略等多個(gè)方面。

這種機(jī)制在處理高并發(fā)場(chǎng)景時(shí)，能夠有效提升數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)性能和數(shù)據(jù)安全性。了解其底層原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制，有助于開(kāi)發(fā)者在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用時(shí)進(jìn)行更有效的優(yōu)化和調(diào)整。

到此這篇關(guān)于MySQL中Next-Key Lock底層原理實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL Next-Key Lock底層內(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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