🐬【MySQL 技术导航】带你认识一下数据库的锁

前提介绍

在计算机科学中，锁是在执行多线程时用于强行限制资源访问的同步机制，即用于在并发控制中保证对互斥要求的满足。

本文内容

• 本文主要介绍：行级锁、表级锁、页级锁的相关概念以及原理介绍

• 本文主要介绍：共享锁、排它锁的相关概念以及原理介绍

• 本文主要介绍：意向锁共享锁、意向排它锁的相关概念以及作用介绍

行级锁和表级锁及页级锁

在 MySQL 数据库体系中，可以按照锁的粒度把数据库锁分为行级锁(Innodb 引擎)、表级锁(MyISam 引擎)和页级锁(BDB 引擎 )。

行级锁

• 行级锁是 MySQL 中锁定粒度最细的一种锁，表示只针对当前操作的行进行加锁。

• 行级锁能大大减少数据库操作的冲突。

• 其加锁粒度最小，但加锁的开销也最大。

行级锁分为共享锁和排他锁。具体针对于这两种锁会在后续介绍。

• 特点

• 开销大，加锁慢；

• 会出现死锁；

• 锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度也最高。

表级锁

表级锁是 MySQL 中锁定粒度最大的一种锁，表示对当前操作的整张表加锁，它实现简单，资源消耗较少，被大部分 MySQL 引擎支持。

• 最常使用的 MYISAM 与 INNODB 都支持表级锁定。

表级锁定分为表共享读锁（共享锁）与表独占写锁（排他锁）。

• 特点

• 开销小，加锁快；

• 不会出现死锁；

• 锁定粒度大，发出锁冲突的概率最高，并发度最低。

页级锁

页级锁是 MySQL 中锁定粒度介于行级锁和表级锁中间的一种锁。

表级锁速度快，但冲突多，行级冲突少，但速度慢。

所以取了折衷的页级，一次锁定相邻的一组记录。BDB 支持页级锁

• 特点

• 开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；

• 会出现死锁；

• 锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般

MySQL 常用存储引擎的锁机制

• MyISAM 和 MEMORY 采用表级锁(table-level locking)

• BDB 采用页面锁(page-level locking)或表级锁，默认为页面锁

• InnoDB 支持行级锁(row-level locking)和表级锁,默认为行级锁

Innodb 中的行锁与表锁

• Innodb 引擎中既支持行锁也支持表锁，那么什么时候会锁住整张表，什么时候或只锁住一行呢？

• InnoDB 行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的，这一点 MySQL 与 Oracle 不同，后者是通过在数据块中对相应数据行加锁来实现的。

• InnoDB 这种行锁实现特点意味着：只有通过索引条件检索数据，InnoDB 才使用行级锁，否则，InnoDB 将使用表锁！

实际应用中，要特别注意 InnoDB 行锁的这一特性，不然的话，可能导致大量的锁冲突，从而影响并发性能。

• 在不通过索引条件查询的时候，InnoDB 确实使用的是表锁，而不是行锁。

• 由于 MySQL 的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁，所以虽然是访问不同行的记录，但是如果是使用相同的索引键，是会出现锁冲突的。。

• 当表有多个索引的时候，不同的事务可以使用不同的索引锁定不同的行，另外，不论是使用主键索引、唯一索引或普通索引，InnoDB 都会使用行锁来对数据加锁。

即便在条件中使用了索引字段，但是否使用索引来检索数据是由 MySQL 通过判断不同执行计划的代价来决定的，如果 MySQL 认为全表扫效率更高，比如对一些很小的表，它就不会使用索引，这种情况下 InnoDB 将使用表锁,而不是行锁。

因此，在分析锁冲突时, 别忘了检查 SQL 的执行计划,以确认是否真正使用了索引。

行级锁与死锁

MyISAM 中是不会产生死锁的，因为 MyISAM 总是一次性获得所需的全部锁，要么全部满足，要么全部等待。

• 在 InnoDB 中，锁是逐步获得的，就造成了死锁的可能。行级锁并不是直接锁记录，而是锁索引。

• 索引分为主键索引和非主键索引两种：

• 如果一条语句操作了主键索引，MySQL 就会锁定这条主键索引；

• 如果一条语句操作了非主键索引，MySQL 会先锁定该非主键索引，再锁定相关的主键索引。

在 UPDATE、DELETE 操作时，MySQL 不仅锁定 WHERE 条件扫描过的所有索引记录，而且会锁定相邻的键值，即所谓的 next-key locking。

• 当两个事务同时执行：

• 一个锁住了主键索引，在等待其他相关索引。

• 另一个锁定了非主键索引，在等待主键索引。这样就会发生死锁。

发生死锁后，InnoDB 一般都可以检测到，并使一个事务释放锁回退，另一个获取锁完成事务。

• 有多种方法可以避免死锁，这里只介绍常见的三种

• 如果不同程序会并发存取多个表，尽量约定以相同的顺序访问表，可以大大降低死锁机会。

• 在同一个事务中，尽可能做到一次锁定所需要的所有资源，减少死锁产生概率；

• 对于非常容易产生死锁的业务部分，可以尝试使用升级锁定颗粒度，通过表级锁定来减少死锁产生的概率；

共享锁与排他锁

上面介绍过，行级锁是 MySQL 中锁定粒度最细的一种锁，行级锁能大大减少数据库操作的冲突。

行级锁分为共享锁和排他锁两种，本文将详细介绍共享锁及排他锁的概念、使用方式及注意事项等。

共享锁(Share Lock)

共享锁又称读锁，是读取操作创建的锁。其他用户可以并发读取数据，但任何事务都不能对数据进行修改（获取数据上的排他锁），直到已释放所有共享锁。

如果事务 T 对数据 A 加上共享锁后，则其他事务只能对 A 再加共享锁，不能加排他锁。获准共享锁的事务只能读数据，不能修改数据。

用法

SELECT ... LOCK IN SHARE MODE;

• 在查询语句后面增加 LOCK IN SHARE MODE，MySQL 会对查询结果中的每行都加共享锁。

• 当没有其他线程对查询结果集中的任何一行使用排他锁时，可以成功申请共享锁，否则会被阻塞。其他线程也可以读取使用了共享锁的表，而且这些线程读取的是同一个版本的数据。

排他锁（exclusive Lock）

• 排他锁又称写锁，如果事务 T 对数据 A 加上排他锁后，则其他事务不能再对 A 加任任何类型的封锁。获准排他锁的事务既能读数据，又能修改数据。

对于 insert、update、delete，InnoDB 会自动给涉及的数据加排他锁（X）

用法

SELECT ... FOR UPDATE;

在查询语句后面增加 FOR UPDATE，MySQL 会对查询结果中的每行都加排他锁，当没有其他线程对查询结果集中的任何一行使用排他锁时，可以成功申请排他锁，否则会被阻塞。

意向锁

意向锁是一种不与行级锁冲突表级锁，这一点非常重要。意向锁分为两种： 1. 意向共享锁（intention shared lock, IS）：事务有意向对表中的某些行加共享锁（S 锁） 2. 意向排他锁（intention exclusive lock, IX）：事务有意向对表中的某些行加排他锁（X 锁） 即：意向锁是有数据引擎自己维护的，用户无法手动操作意向锁，在为数据行加共享 / 排他锁之前，InnoDB 会先获取该数据行所在在数据表的对应意向锁。

InnoDB 支持多粒度锁，特定场景下，行级锁可以与表级锁共存。

• 意向锁之间互不排斥，但除了 IS 与 S 兼容外，意向锁会与共享锁 / 排他锁 互斥。

• IX，IS 是表级锁，不会和行级的 X，S 锁发生冲突。只会和表级的 X，S 发生冲突。

• 意向锁在保证并发性的前提下，实现了行锁和表锁共存且满足事务隔离性的要求。

• 意向共享锁（IS）：表示事务准备给数据行加入共享锁，也就是说一个数据行加共享锁前必须先取得该表的 IS 锁。

• 意向排他锁（IX）：类似上面，表示事务准备给数据行加入排他锁，说明事务在一个数据行加排他锁前必须先取得该表的 IX 锁。

对于一般的 Select 语句，InnoDB 不会加任何锁(快照读)。