MySQL中的各種鎖把我搞糊涂啦~

作者：好懂事一男的 2021-03-12 22:16:30

數(shù)據(jù)庫(kù) MySQL

mvcc里面最重要的莫過于ReadView了，它的存在保證了事務(wù)不可以讀取到未提交的事務(wù)所作的更改，避免了臟讀。

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話不多說(shuō)，直接開車

事務(wù)并發(fā)訪問情況

讀-讀情況

并發(fā)事務(wù)讀取相同的數(shù)據(jù)，并不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成影響，允許并發(fā)讀

寫-寫情況

多事務(wù)并發(fā)寫寫時(shí)會(huì)發(fā)生臟寫的情況，不過任何一個(gè)事務(wù)隔離級(jí)別都不允許此情況發(fā)生，通過加鎖來(lái)杜絕臟寫

臟寫

事務(wù)T1 將數(shù)據(jù)改成了A,但是還未提交，可此時(shí)事務(wù)T2又將數(shù)據(jù)改成了B，覆蓋了事務(wù)T1的更改，T1更新丟失，這種情況叫做臟寫

加鎖

例如，現(xiàn)在事務(wù)T1,T2對(duì)這條記錄進(jìn)行并發(fā)更改，剛才說(shuō)是隔離級(jí)別是通過加鎖來(lái)杜絕此臟寫的，流程如下

這個(gè)鎖結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)比較關(guān)鍵的信息(其實(shí)還有很多信息，后面再聊)

trx信息：表示這個(gè)鎖結(jié)構(gòu)是和哪個(gè)事務(wù)所關(guān)聯(lián)的
is_waiting信息：表示當(dāng)前事務(wù)是否正在等待
事務(wù)T1 將數(shù)據(jù)改成了A,但是還未提交，可此時(shí)事務(wù)T2又將數(shù)據(jù)改成了B，覆蓋了事務(wù)T1的更改，T1更新丟失，這種情況叫做臟寫

Q：能描述一下兩個(gè)事務(wù)并發(fā)修改同一條數(shù)據(jù)時(shí)，mysql這個(gè)鎖是怎么避免臟寫的嗎?

A ：事務(wù)T1在更改這條數(shù)據(jù)前，就先內(nèi)存中生成一把鎖與此數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)(is_waiting為false,代表沒有等待)，然后咔咔一頓操作更改數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候，事務(wù)T2來(lái)了，發(fā)現(xiàn)此記錄已經(jīng)有一把鎖與之相關(guān)聯(lián)了(就是T1那一把鎖)，然后就開始等待(is_waiting為true代表正在等待)，事務(wù)T1更改完數(shù)據(jù)提交事務(wù)后，就會(huì)把此事務(wù)對(duì)應(yīng)的所結(jié)構(gòu)釋放掉，然后檢測(cè)一下還有沒有與此記錄相關(guān)聯(lián)的鎖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)T2還在苦苦的等待，就把T2的鎖結(jié)構(gòu)的(is_waiting為false,代表沒有等待)然后把T2事務(wù)對(duì)應(yīng)的線程喚醒，T2獲取鎖成功繼續(xù)執(zhí)行，總體流程如上。

讀-寫 /寫-讀情況

在讀-寫 / 寫 -讀的情況下會(huì)出現(xiàn)臟讀，不可重復(fù)讀，幻讀的現(xiàn)象，不同的隔離級(jí)別可以避免不同的問題，具體相關(guān)內(nèi)容可以看小杰的這篇文章京東面試官問我：“聊聊MySql事務(wù),MVCC?”

不過貼心的我還是列出來(lái)了注：√代表可能發(fā)生，×代表不可能發(fā)生

隔離級(jí)別	臟讀	不可重復(fù)讀	幻讀
讀未提交（read uncommitted RU）	√	√	√
讀提交（read committed RC）	×	√	√
可重復(fù)讀（repeatable read RR）	×	×	√
串行化（serializable ）	×	×	×

但是 RR在某些程度上避免了幻讀的發(fā)生

怎么避免臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀這些現(xiàn)象呢?其實(shí)有兩種方案

方案一：讀操作使用MVCC，寫操作進(jìn)行加鎖
- mvcc里面最重要的莫過于ReadView了，它的存在保證了事務(wù)不可以讀取到未提交的事務(wù)所作的更改，避免了臟讀。
- 在RC隔離級(jí)別下，每次select讀操作都會(huì)生成ReadView
- 在RR隔離級(jí)別下，只有第一次select讀操作才會(huì)生成ReadView，之后的select讀操作都復(fù)用這一個(gè)ReadView

方案二：讀寫操作都用加鎖

某些業(yè)務(wù)場(chǎng)景不允許讀取舊記錄的值，每次讀取都要讀取最新的值。例如銀行取款事務(wù)中，先把余額讀取出來(lái)，再對(duì)余額進(jìn)行操作。當(dāng)這個(gè)事務(wù)在讀取余額時(shí)，不允許其他事務(wù)對(duì)此余額進(jìn)行訪問讀取，直到取款事務(wù)結(jié)束后才可以訪問余額。所以在讀數(shù)據(jù)的時(shí)候也要加鎖

鎖分類

當(dāng)使用讀寫都加鎖這個(gè)方案來(lái)避免并發(fā)事務(wù)寫-寫、讀-寫、寫-讀時(shí)而產(chǎn)生的臟讀，不可重復(fù)讀，幻讀現(xiàn)象時(shí)，那么這個(gè)鎖它就要做到，讀讀時(shí)不相互影響，上面三種情況時(shí)要相互阻塞，這時(shí)鎖也分了好幾類，我們繼續(xù)往下看

鎖定讀

共享鎖(Shared Lock)：簡(jiǎn)稱S鎖，在事務(wù)要讀取一條記錄時(shí)，需要先獲取該記錄的S鎖
獨(dú)占鎖(Exclusive Lock)：簡(jiǎn)稱X鎖，也稱排他鎖，在事務(wù)要改動(dòng)一條記錄時(shí)，需要先獲取該記錄的X鎖

他們之間兼容關(guān)系如下 √代表可以兼容，×代表不可兼容

兼容性	S鎖	X鎖
S鎖	√	×
X鎖	×	×

事務(wù)T1獲取某記錄的S鎖后，

事務(wù)T2也可以獲取此記錄的S鎖，(兼容)
事務(wù)T2不可以獲取此記錄的X鎖，直到T1提交后將S鎖釋放 (不兼容)

事務(wù)T1獲取某記錄的X鎖后，

事務(wù)T2不可以獲取此記錄的S鎖，直到T1提交后將X鎖釋放 (不兼容)
事務(wù)T2不可以獲取此記錄的X鎖，直到T1提交后將X鎖釋放 (不兼容)

鎖定讀語(yǔ)句

SELECT .. LOCK IN SHARE MODE   # 對(duì)讀取的記錄添加S鎖 
 
SELECT .. FOR UPDATE # 對(duì)讀取的記錄添加X鎖

多粒度鎖

前面提到的鎖都是針對(duì)記錄的，其實(shí)一個(gè)事務(wù)也可以在表級(jí)進(jìn)行加鎖(S鎖、X鎖)

T1給表加了S鎖，那么
- T2可以繼續(xù)獲取此表的S鎖
- T2可以繼續(xù)獲取此表中的某些記錄的S鎖
- T2不可以繼續(xù)獲取此表的X鎖
- T2不可以繼續(xù)獲取此表中的某些記錄的X鎖
T1給表加了X鎖，那么
- T2不可以繼續(xù)獲取此表的S鎖
- T2不可以繼續(xù)獲取此表中的某些記錄的S鎖
- T2不可以繼續(xù)獲取此表的X鎖
- T2不可以繼續(xù)獲取此表中的某些記錄的X鎖

可是怎么可能平白無(wú)故的就給表加鎖呢，難道沒什么條件嗎?答案是肯定有條件的

若想給表加S鎖，得先確保表中記錄沒有X鎖
若想給表加X鎖，得先確保表中記錄沒有X鎖和S鎖

但是這個(gè)怎么確保呢?難道要一行一行的遍歷表中的所有數(shù)據(jù)嗎?當(dāng)然不是啦，聰明的大佬們想出了下面這兩把鎖

意向共享鎖(Intention Shared Lock):簡(jiǎn)稱IS鎖，當(dāng)事務(wù)準(zhǔn)備在某記錄上加S鎖時(shí)，需要先在表級(jí)別加上一個(gè)IS鎖
意向獨(dú)占鎖(Intention Exclusive Lock):簡(jiǎn)稱IX鎖，當(dāng)事務(wù)準(zhǔn)備在某記錄上加X鎖時(shí)，需要先在表級(jí)別加上一個(gè)IX鎖

讓我們來(lái)看下加上這兩把鎖之后的效果是什么樣子的

當(dāng)想給記錄加S鎖時(shí)，先給表加一個(gè)IS鎖，然后再給記錄加S鎖

當(dāng)想給記錄加X鎖時(shí)，先給表加IX鎖，然后再給記錄加X鎖

然后經(jīng)過上面的操作之后

如果想給表加S鎖，先看下表加沒加IX鎖，如果有的話，則表明此表中的記錄有X鎖，則需要等到IX鎖釋放掉后才可以加S鎖

如果想給表加X鎖，先看下表加沒加IS鎖或者IX鎖，如果有的話，則表明此表中的記錄有S鎖或者X鎖，則需要等到IS鎖或者IX鎖釋放掉后才可以加X鎖

這幾種鎖的兼容性如下表

兼容性	IS鎖(表級(jí)鎖)	S鎖	IX鎖(表級(jí)鎖)	X鎖
IS鎖(表級(jí)鎖)	√	√	√	×
S鎖	√	√	×	×
IX鎖(表級(jí)鎖)	√	×	√	×
X鎖	×	×	×	×

IS、IX鎖都是表級(jí)鎖，他們可以共存。
他們的提出僅僅是為了在之后加表級(jí)別的S鎖或者X鎖時(shí)可以快速判斷表中的記錄是否被上鎖，避免用遍歷的方式來(lái)查看一行一行的去查看而已

InnoDB中的行級(jí)鎖

Record Lock(記錄鎖)

官方名字 LOCK_REC_NOT_GAP
僅僅鎖住一條記錄
有S型和X型之分

Gap Lock(間隙鎖)

官方名字 LOCK_GAP
給某記錄加此鎖后，阻塞數(shù)據(jù)在此記錄和上一個(gè)記錄的間隙插入，但是不鎖定此記錄
有S型和X型之分，可是并沒有什么區(qū)別他們的作用是相同的，gap鎖的作用僅僅是為了防止插入幻影記錄而已，如果對(duì)一條記錄加了gap鎖(無(wú)論S/X型)并不會(huì)限制其他事務(wù)對(duì)這條記錄加Record Lock或者Gap Lock

Next-Key Lock(記錄鎖+間隙鎖)

官方名字 LOCK_ORDINARY
既可以鎖住某條記錄，又可以組織其他事務(wù)在該記錄面前插入新記錄

Insert Intention Lock(插入意向鎖鎖)

官方名字 LOCK_INSERT_INTENTION
事務(wù)在插入記錄時(shí)，如果插入的地方加了gap鎖，那么此事務(wù)需要等待，此時(shí)此事務(wù)在等待時(shí)也需要生成一個(gè)鎖結(jié)構(gòu)，就是插入意向鎖

鎖內(nèi)存結(jié)構(gòu)

我們難道鎖一條記錄就要生成一個(gè)鎖結(jié)構(gòu)嗎?

當(dāng)然不是!

一個(gè)鎖結(jié)構(gòu)

如果被加鎖的記錄符合下面四條狀態(tài)的話，那么這些記錄的鎖則會(huì)合到一個(gè)鎖結(jié)構(gòu)中

在同一個(gè)事務(wù)中進(jìn)行加鎖操作
被加鎖的記錄在同一個(gè)頁(yè)面中
加鎖的類型是一樣的
等待的狀態(tài)是一樣的

鎖結(jié)構(gòu)信息

然后我們?cè)賮?lái)依此看下這個(gè)所結(jié)構(gòu)每個(gè)部分的信息都是什么意思

鎖所在的事務(wù)信息：無(wú)論是表級(jí)鎖還是行級(jí)鎖，一個(gè)鎖屬于一個(gè)事務(wù)，這里記載著該鎖對(duì)應(yīng)的信息
索引信息：對(duì)于行級(jí)鎖來(lái)說(shuō)，需要記錄一下加鎖的記錄屬于哪個(gè)索引
表鎖/行鎖信息：行級(jí)鎖
- Space_ID：記錄所在的表空間 *** Page Number**：記錄所在的頁(yè)號(hào)
- n_bits：一條記錄對(duì)應(yīng)著一個(gè)比特;一個(gè)頁(yè)面包含多條記錄，用不同的比特來(lái)區(qū)分到底是那一條記錄加了鎖,有個(gè)計(jì)算公式如下(公式中是取商)n_bits = (1+(n_recs+LOCK_PAGE_BITMAP_MARGIN)/ 8)x 8LOCK_PAGE_BITMAP_MARGIN是固定的值為64，n_recs指當(dāng)前界面一共有多少條記錄(包含偽記錄以及在垃圾鏈表中的記錄)，
type_mode：32比特的數(shù)

lock_mode(鎖模式)：低4比特位表示
- LOCK_AUTO_INC(十進(jìn)制的4)：表示AUTO-INC鎖
- LOCK_IS(十進(jìn)制的0)：表示共享意向鎖，IS鎖
- LOCK_IX(十進(jìn)制的1)：表示獨(dú)占意向鎖，IX鎖
- LOCK_S(十進(jìn)制的2)：表示共享鎖，也就是S鎖
- LOCK_X(十進(jìn)制的3)：表示獨(dú)占鎖，也就是X鎖
lock_type(鎖類型)：第5~8比特位表示
- LOCK_TABLE(十進(jìn)制的1)：當(dāng)?shù)?比特位設(shè)置為1時(shí)，表示表級(jí)鎖
- LOCK_REC(十進(jìn)制的32)：當(dāng)?shù)?比特位設(shè)置為1時(shí)，表示行級(jí)鎖
rec_lock_type(行鎖的具體類型)：其余的比特位表示
- 第9比特設(shè)置為1時(shí)，表示is_waiting為true,即當(dāng)前事務(wù)獲取鎖失敗，處于等待狀態(tài)
- 第9比特設(shè)置為0時(shí)，表示is_waiting為false,即當(dāng)前事務(wù)獲取鎖成功
- LOCK_ORDINARY(十進(jìn)制的0)：表示next-key鎖
- LOCK_GAP(十進(jìn)制的512)：當(dāng)?shù)?0比特位是1時(shí)，表示gap鎖
- LOCK_REC_NOT_GAP(十進(jìn)制的1024)：也就是當(dāng)?shù)?1比特設(shè)置為1時(shí)，表示Record Lock(記錄鎖)
- LOCK_INSERT_INTENTION(十進(jìn)制的2048)：也就是當(dāng)?shù)?2比特設(shè)置為1時(shí)，表示Insert Intention Lock(插入意向鎖)
- LOCK_WAIT(十進(jìn)制的256)：也就是當(dāng)
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