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MySQL-锁-加锁分析.md

发表于 分类于

转自：https://www.cnblogs.com/rjzheng/p/9950951.html

引言

大家在面试中有没遇到面试官问你下面六句Sql的区别呢

1
2
3
4
5
6
select * from table where id = ?
select * from table where id < ?
select * from table where id = ? lock in share mode
select * from table where id < ? lock in share mode
select * from table where id = ? for update
select * from table where id < ? for update

如果你能清楚的说出，这六句sql在不同的事务隔离级别下，是否加锁，加的是共享锁还是排他锁，是否存在间隙锁，那这篇文章就没有看的意义了。

之所以写这篇文章是因为目前为止网上这方面的文章太片面，都只说了一半，且大多没指明隔离级别，以及where后跟的是否为索引条件列。在此，我就不一一列举那些有误的文章了，大家可以自行百度一下，大多都是讲不清楚。

OK，要回答这个问题，先问自己三个问题

  • 当前事务隔离级别是什么
  • id列是否存在索引
  • 如果存在索引是聚簇索引还是非聚簇索引呢？

OK，开始回答

正文

本文假定读者，看过我的《MySQL（Innodb）索引的原理》。如果没看过，额，你记得三句话吧

  • innodb 一定存在聚簇索引，默认以主键作为聚簇索引
  • 有几个索引，就有几棵 B+ 树（不考虑 hash 索引的情形）
  • 聚簇索引的叶子节点为磁盘上的真实数据。非聚簇索引的叶子节点还是索引，指向聚簇索引B+树。

下面啰嗦点基础知识

锁类型

  • 共享锁（S锁）：假设事务T1对数据A加上共享锁，那么事务T2可以读数据A，不能修改数据A。
  • 排他锁（X锁）：假设事务T1对数据A加上排他锁，那么事务T2不能读数据A，不能修改数据A。

我们通过 update、delete 等语句加上的锁都是行级别的锁。只有 LOCK TABLE … READ 和 LOCK TABLE … WRITE 才能申请表级别的锁。

  • 意向共享锁（IS锁）：一个事务在获取（任何一行/或者全表）S锁之前，一定会先在所在的表上加IS锁。
  • 意向排他锁（IX锁）：一个事务在获取（任何一行/或者全表）X锁之前，一定会先在所在的表上加IX锁。

意向锁存在的目的?

OK，这里说一下意向锁存在的目的。假设事务T1，用X锁来锁住了表上的几条记录，那么此时表上存在IX锁，即意向排他锁。那么此时事务T2要进行 LOCK TABLE … WRITE 的表级别锁的请求，可以直接根据意向锁是否存在而判断是否有锁冲突。

加锁算法

我的说法是来自官方文档：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-locking.html。加上自己矫揉造作的见解得出。

ok，记得如下三种，本文就够用了

  • Record Locks：简单翻译为行锁吧。注意了，该锁是对索引记录进行加锁！锁是在加索引上而不是行上的。注意了，innodb一定存在聚簇索引，因此行锁最终都会落到聚簇索引上！
  • Gap Locks：简单翻译为间隙锁，是对索引的间隙加锁，其目的只有一个，防止其他事物插入数据。在Read Committed隔离级别下，不会使用间隙锁。这里我对官网补充一下，隔离级别比ReadCommitted低的情况下，也不会使用间隙锁，如隔离级别为Read Uncommited时，也不存在间隙锁。当隔离级别为Repeatable Read和Serializable时，就会存在间隙锁。
  • Next-Key Locks：这个理解为Record Lock+索引前面的Gap Lock。记住了，锁住的是索引前面的间隙！比如一个索引包含值，10，11，13和20。那么，间隙锁的范围如下
    1
    2
    3
    4
    5
    (negative infinity, 10]
    (10, 11]
    (11, 13]
    (13, 20]
    (20, positive infinity)

快照读和当前读

最后一点基础知识了，大家坚持看完，这些是后面分析的基础！

在 mysql 中 select 分为快照读和当前读，执行下面的语句

1
select * from table where id = ?;

执行的是快照读，读的是数据库记录的快照版本，是不加锁的。（这种说法在隔离级别为 Serializable 中不成立，后面我会补充。）

那么，执行

1
select * from table where id = ? lock in share mode;

会对读取记录加S锁（共享锁），执行

1
select * from table where id = ? for update

会对读取记录加X锁（排他锁），那么

加的是表锁还是行锁呢？

针对这点，我们先回忆一下事务的四个隔离级别，他们由弱到强如下所示:

  • Read Uncommited(RU)：读未提交，一个事务可以读到另一个事务未提交的数据！
  • Read Committed (RC)：读已提交，一个事务可以读到另一个事务已提交的数据!
  • Repeatable Read (RR):可重复读，加入间隙锁，一定程度上避免了幻读的产生！注意了，只是一定程度上，并没有完全避免!我会在下一篇文章说明!另外就是记住从该级别才开始加入间隙锁(这句话记下来，后面有用到)!
  • Serializable：串行化，该级别下读写串行化，且所有的select语句后都自动加上lock in share mode，即使用了共享锁。因此在该隔离级别下，使用的是当前读，而不是快照读。

那么关于是表锁还是行锁，大家可以看到网上最流传的一个说法是这样的，

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！

这句话大家可以搜一下，都是你抄我的，我抄你的。那么，这句话本身有两处错误！

错误一：并不是用表锁来实现锁表的操作，而是利用了Next-Key Locks，也可以理解为是用了行锁+间隙锁来实现锁表的操作!
为了便于说明，我来个例子，假设有表数据如下，pId为主键索引

pId(int) name(varchar) num(int)
1 aaa 100
2 bbb 200
7 ccc 200

执行语句(name列无索引)

1
select * from table where name = `aaa` for update

那么此时在pId=1,2,7这三条记录上存在行锁(把行锁住了)。另外，在(-∞,1)(1,2)(2,7)(7,+∞)上存在间隙锁(把间隙锁住了)。因此，给人一种整个表锁住的错觉！

ps:对该结论有疑问的，可自行执行show engine innodb status;语句进行分析。

错误二：所有文章都不提隔离级别！

注意我上面说的，之所以能够锁表，是通过行锁+间隙锁来实现的。那么，RU和RC都不存在间隙锁，这种说法在RU和RC中还能成立么？

因此，该说法只在RR和Serializable中是成立的。如果隔离级别为RU和RC，无论条件列上是否有索引，都不会锁表，只锁行！

分析

下面来对开始的问题作出解答，假设有表如下，pId为主键索引

pId(int) name(varchar) num(int)
1 aaa 100
2 bbb 200
3 bbb 300
7 ccc 200

RC/RU+条件列非索引

  1. select * from table where num = 200
    • 不加任何锁，是快照读。
  2. select * from table where num > 200
    • 不加任何锁，是快照读。
  3. select * from table where num = 200 lock in share mode
    • 当num = 200，有两条记录。这两条记录对应的pId=2，7，因此在pId=2，7的聚簇索引上加行级S锁，采用当前读。
  4. select * from table where num > 200 lock in share mode
    • 当num > 200，有一条记录。这条记录对应的pId=3，因此在pId=3的聚簇索引上加上行级S锁，采用当前读。
  5. select * from table where num = 200 for update
    • 当num = 200，有两条记录。这两条记录对应的pId=2，7，因此在pId=2，7的聚簇索引上加行级X锁，采用当前读。
  6. select * from table where num > 200 for update
    • 当num > 200，有一条记录。这条记录对应的pId=3，因此在pId=3的聚簇索引上加上行级X锁，采用当前读。

RC/RU+条件列是聚簇索引

恩，大家应该知道pId是主键列，因此pId用的就是聚簇索引。此情况其实和RC/RU+条件列非索引情况是类似的。

  1. select * from table where pId = 2
    • 不加任何锁，是快照读。
  2. select * from table where pId > 2
    • 不加任何锁，是快照读。
  3. select * from table where pId = 2 lock in share mode
    • 在pId=2的聚簇索引上，加S锁，为当前读。
  4. select * from table where pId > 2 lock in share mode
    • 在pId=3，7的聚簇索引上，加S锁，为当前读。
  5. select * from table where pId = 2 for update
    • 在pId=2的聚簇索引上，加X锁，为当前读。
  6. select * from table where pId > 2 for update
    • 在pId=3，7的聚簇索引上，加X锁，为当前读。

这里，大家可能有疑问

为什么条件列加不加索引，加锁情况是一样的？

ok,其实是不一样的。在RC/RU隔离级别中，MySQL Server做了优化。在条件列没有索引的情况下，尽管通过聚簇索引来扫描全表，进行全表加锁。但是，MySQL Server层会进行过滤并把不符合条件的锁当即释放掉，因此你看起来最终结果是一样的。但是RC/RU+条件列非索引比本例多了一个释放不符合条件的锁的过程！

RC/RU+条件列是非聚簇索引

我们在num列上建上非唯一索引。此时有一棵聚簇索引(主键索引，pId)形成的B+索引树，其叶子节点为硬盘上的真实数据。以及另一棵非聚簇索引(非唯一索引，num)形成的B+索引树，其叶子节点依然为索引节点，保存了num列的字段值，和对应的聚簇索引。

接下来分析开始

  1. select * from table where num = 200
    • 不加任何锁，是快照读。
  2. select * from table where num > 200
    • 不加任何锁，是快照读。
  3. select * from table where num = 200 lock in share mode
    • 当num = 200，由于num列上有索引，因此先在 num = 200的两条索引记录上加行级S锁。接着，去聚簇索引树上查询，这两条记录对应的pId=2，7，因此在pId=2，7的聚簇索引上加行级S锁，采用当前读。
  4. select * from table where num > 200 lock in share mode
    • 当num > 200，由于num列上有索引，因此先在符合条件的 num = 300的一条索引记录上加行级S锁。接着，去聚簇索引树上查询，这条记录对应的pId=3，因此在pId=3的聚簇索引上加行级S锁，采用当前读。
  5. select * from table where num = 200 for update
    • 当num = 200，由于num列上有索引，因此先在 num = 200的两条索引记录上加行级X锁。接着，去聚簇索引树上查询，这两条记录对应的pId=2，7，因此在pId=2，7的聚簇索引上加行级X锁，采用当前读。
  6. select * from table where num > 200 for update
    • 当num > 200，由于num列上有索引，因此先在符合条件的 num = 300的一条索引记录上加行级X锁。接着，去聚簇索引树上查询，这条记录对应的pId=3，因此在pId=3的聚簇索引上加行级X锁，采用当前读。

RR/Serializable+条件列非索引

RR级别需要多考虑的就是gap lock，他的加锁特征在于，无论你怎么查都是锁全表。如下所示

接下来分析开始

  1. select * from table where num = 200
    • 在RR级别下，不加任何锁，是快照读。
    • 在Serializable级别下，在pId = 1,2,3,7（全表所有记录）的聚簇索引上加S锁。并且在聚簇索引的所有间隙(-∞,1)(1,2)(2,3)(3,7)(7,+∞)加gap lock
  2. select * from table where num > 200
    • 在RR级别下，不加任何锁，是快照读。
    • 在Serializable级别下，在pId = 1,2,3,7（全表所有记录）的聚簇索引上加S锁。并且在聚簇索引的所有间隙(-∞,1)(1,2)(2,3)(3,7)(7,+∞)加gap lock
  3. select * from table where num = 200 lock in share mode
    • 在pId = 1,2,3,7（全表所有记录）的聚簇索引上加S锁。并且在聚簇索引的所有间隙(-∞,1)(1,2)(2,3)(3,7)(7,+∞)加gap lock
  4. select * from table where num > 200 lock in share mode
    • 在pId = 1,2,3,7（全表所有记录）的聚簇索引上加S锁。并且在聚簇索引的所有间隙(-∞,1)(1,2)(2,3)(3,7)(7,+∞)加gap lock
  5. select * from table where num = 200 for update
    • 在pId = 1,2,3,7（全表所有记录）的聚簇索引上加X锁。并且在聚簇索引的所有间隙(-∞,1)(1,2)(2,3)(3,7)(7,+∞)加gap lock
  6. select * from table where num > 200 for update
    • 在pId = 1,2,3,7（全表所有记录）的聚簇索引上加X锁。并且在聚簇索引的所有间隙(-∞,1)(1,2)(2,3)(3,7)(7,+∞)加gap lock

RR/Serializable+条件列是聚簇索引

恩，大家应该知道pId是主键列，因此pId用的就是聚簇索引。该情况的加锁特征在于，如果where后的条件为精确查询(=的情况)，那么只存在record lock。如果where后的条件为范围查询(>或<的情况)，那么存在的是record lock+gap lock。

  1. select * from table where pId = 2
    • 在RR级别下，不加任何锁，是快照读。
    • 在Serializable级别下，是当前读，在pId=2的聚簇索引上加S锁，不存在gap lock。
  2. select * from table where pId > 2
    • 在RR级别下，不加任何锁，是快照读。
    • 在Serializable级别下，是当前读，在pId=3,7的聚簇索引上加S锁。在(2,3)(3,7)(7,+∞)加上gap lock
  3. select * from table where pId = 2 lock in share mode
    • 是当前读，在pId=2的聚簇索引上加S锁，不存在gap lock。
  4. select * from table where pId > 2 lock in share mode
    • 是当前读，在pId=3,7的聚簇索引上加S锁。在(2,3)(3,7)(7,+∞)加上gap lock
  5. select * from table where pId = 2 for update
    • 是当前读，在pId=2的聚簇索引上加X锁。
  6. select * from table where pId > 2 for update
    • 在pId=3,7的聚簇索引上加X锁。在(2,3)(3,7)(7,+∞)加上gap lock
  7. select * from table where pId = 6 [lock in share mode|for update]
    • 注意了，pId=6是不存在的列，这种情况会在(3,7)上加gap lock。
  8. select * from table where pId > 18 [lock in share mode|for update]
    • 注意了，pId>18，查询结果是空的。在这种情况下，是在(7,+∞)上加gap lock。

RR/Serializable+条件列是非聚簇索引

这里非聚簇索引，需要区分是否为唯一索引。因为如果是非唯一索引，间隙锁的加锁方式是有区别的。

先说一下，唯一索引的情况。如果是唯一索引，情况和RR/Serializable+条件列是聚簇索引类似，唯一有区别的是:这个时候有两棵索引树，加锁是加在对应的非聚簇索引树和聚簇索引树上！大家可以自行推敲!

下面说一下，非聚簇索引是非唯一索引的情况，他和唯一索引的区别就是通过索引进行精确查询以后，不仅存在record lock，还存在gap lock。而通过唯一索引进行精确查询后，只存在record lock，不存在gap lock。老规矩在num列建立非唯一索引

  1. select * from table where num = 200
    • 在RR级别下，不加任何锁，是快照读。
    • 在Serializable级别下，是当前读，在pId=2，7的聚簇索引上加S锁，在num=200的非聚集索引上加S锁，在(100,200)(200,300)加上gap lock。
  2. select * from table where num > 200
    • 在RR级别下，不加任何锁，是快照读。
    • 在Serializable级别下，是当前读，在pId=3的聚簇索引上加S锁，在num=300的非聚集索引上加S锁。在(200,300)(300,+∞)加上gap lock
  3. select * from table where num = 200 lock in share mode
    • 是当前读，在pId=2，7的聚簇索引上加S锁，在num=200的非聚集索引上加S锁，在(100,200)(200,300)加上gap lock。
  4. select * from table where num > 200 lock in share mode
    • 是当前读，在pId=3的聚簇索引上加S锁，在num=300的非聚集索引上加S锁。在(200,300)(300,+∞)加上gap lock。
  5. select * from table where num = 200 for update
    • 是当前读，在pId=2，7的聚簇索引上加S锁，在num=200的非聚集索引上加X锁，在(100,200)(200,300)加上gap lock。
  6. select * from table where num > 200 for update
    • 是当前读，在pId=3的聚簇索引上加S锁，在num=300的非聚集索引上加X锁。在(200,300)(300,+∞)加上gap lock
  7. select * from table where num = 250 [lock in share mode|for update]
    • 注意了，num=250是不存在的列，这种情况会在(200,300)上加gap lock。
  8. select * from table where num > 400 [lock in share mode|for update]
    • 注意了，pId>400，查询结果是空的。在这种情况下，是在(400,+∞)上加gap lock。