圖文實例解析，InnoDB 存儲引擎中行鎖的三種算法
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前文提到，對于 InnoDB 來說，隨時都可以加鎖(關于加鎖的 SQL 語句這里就不說了，忘記的小伙伴可以翻一下上篇文章)，但是并非隨時都可以解鎖。具體來說，InnoDB 采用的是兩階段鎖定協議(two-phase locking protocol)：即在事務執行過程中，隨時都可以執行加鎖操作，但是只有在事務執行 COMMIT 或者 ROLLBACK 的時候才會釋放鎖，并且所有的鎖是在同一時刻被釋放。
并且，行級鎖只在存儲引擎層實現，而對于 InnoDB 存儲引擎來說，行級鎖又分三種，或者說有三種行級鎖算法：
- Record Lock：記錄鎖
- Gap Lock：間隙鎖
- Next-Key Lock：臨鍵鎖
下面，我們來詳細解釋下這三種行鎖算法。
Record Lock 記錄鎖
顧名思義，記錄鎖就是為某行記錄加鎖，事實上，它封鎖的是該行的索引記錄。如果表在建立的時候沒有設置任何一個索引，那么這時 InnoDB 存儲引擎會使用 “隱式的主鍵” 來進行鎖定。
所謂隱式的主鍵就是指：如果在建表的時候沒有指定主鍵，InnoDB 存儲引擎會將第一列非空的列作為主鍵;如果沒有的話會自動生成一列為 6 字節的主鍵。
那么，既然 Record Lock 是基于索引的，那如果我們的 SQL 語句中的條件導致索引失效(比如使用 or) 或者說條件根本就不涉及索引或者主鍵，行級鎖就將退化為表鎖。
Record Lock 示例
先來舉個對索引字段進行查詢的例子，有數據庫如下，id 是主鍵索引：
- CREATE TABLE `test` (
- `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
- `username` varchar(255) DEFAULT NULL,
- PRIMARY KEY (`id`)
- ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=6 DEFAULT CHARSET=utf8;
初始數據是這樣的：
新建兩個事務，先執行事務 T1 的前兩行，也就是不要執行 commit：
由于沒有執行 commit，所以這個時候事務 T1 沒有釋放鎖，并且鎖住了 id = 1 的記錄行，此時再來執行事務 2 申請 id = 2 的記錄行：
可以看見，由于鎖住的是不同的記錄行，所以兩個記錄鎖并沒有相互排斥，來看一下現在表中的數據，由于事務 1 還沒有 commit，所以應該是只有 id = 2 的 username 被修改了：
nice，果然。再執行下事務 1 的 commit，id = 1 的 username 也就被修改過來啦。
行鎖退化為表鎖示例
再來看下沒有使用索引的例子：
同樣的，新建兩個事務，先執行事務 T1 的前兩行，也就是不要執行 commit。我們試圖使用 select ... for update 給 username = "user_three" 的記錄行加上記錄鎖，但是由于 username 并非主鍵也并非索引，所以實際上這里事務 T1 鎖住的是整張表：
由于沒有執行 commit，所以這個時候事務 T1 沒有釋放鎖，并且鎖住了整張表。此時再來執行事務 2 試圖申請 id = 5 的記錄鎖，你會發現事務 T2 會卡住，最后超時關閉事務：
兩條不同記錄擁有相同的索引，會發生鎖沖突嗎?
這個問題的答案應該很簡單吧，上面我們強調過，行鎖鎖住的是索引，而不是一條記錄(只不過我們平常這么說鎖住了哪條記錄，比較好理解罷了)。所以如果兩個事務分別操作的兩條不同記錄擁有相同的索引，某個事務會因為行鎖被另一個事務占用而發生等待。
Gap Lock 間隙鎖
這里我先簡單提一嘴，下文會詳細解釋：不同于 Record Lock 是基于唯一索引的，Gap Lock 和 Next-Key Lock 都是基于非唯一索引的。
并且，不同于 Record Lock 鎖定的是某一個索引記錄，Gap Lock 和 Next-Key Lock 鎖定的都是一段范圍內的索引記錄：
- select * from test where id between 1 and 10 for update;
對于上述 SQL 語句，所有在(1，10)區間內(左開右開)的記錄行都會被 Gap Lock 鎖住，所有 id 為 2、3、4、5、6、7、8、9 的數據行的插入會被阻塞，但是 1 和 10 兩條被操作的索引記錄并不會被鎖住。
注意!這里指的是鎖住所有的(1，10)區間內的 id，也就是說即使某個 id 目前并不在我們的表中比如 id = 6 ，如果你想插入一條 id = 6 的新紀錄，那對不起，不行。
Next-Key Lock 臨鍵鎖
Next-Key Lock 是結合了 Gap Lock 和 Record Lock 的一種鎖定算法，其主要目的是為了解決幻讀問題。
例如一個索引有 10，11，13 和 20 這四個值，分別對這個 4 個索引進行加鎖操作，那么這四個操作分別對應的 Next-Key Lock 鎖住的區間是：
- (-∞, 10]
- (10, 11]
- (11, 13]
- (13, 20]
- (20, +∞]
細心的同學應該已經注意到了，和 Gap Lock 的不同之處就在于，Next-Key Lock 鎖定的區間是左開右閉的，也就是說它是包含當前被操作的索引記錄的。
在 InnoDB 默認的隔離級別 REPEATABLE-READ 下，行鎖默認使用的算法就是 Next-Key Lock。但是，如果操作的索引是唯一索引或主鍵，InnoDB 會對 Next-Key Lock 進行優化，將其降級為 Record Lock，即僅鎖住索引本身，而不是范圍。
由于主鍵也是一種唯一索引，所以我們可以這么說：Record Lock 是基于唯一索引的，而 Next-Key Lock 是基于非唯一索引的。
需要注意的，當操作的索引為非唯一索引時，InnoDB 會先用 Record Lock 鎖住對應的唯一索引，再用 Next-Key Lock 和 Gap Lock 對這個非唯一索引進行處理，而不僅僅是鎖住這個非唯一索引。具體地我們舉個例子來看下。
Next-Key Lock 示例
假設我們為上面 test 表中新增一個字段，并設置為非唯一索引：
- CREATE TABLE `test` (
- `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
- `username` varchar(255) DEFAULT NULL,
- `class` int(11) NOT NULL,
- PRIMARY KEY (`id`),
- KEY `index_class` (`class`) USING BTREE COMMENT '非唯一索引'
- ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=6 DEFAULT CHARSET=utf8;
插入一些數據：
開啟一個事務 1 執行如下的操作語句：
- select * from test where class = 3 for update;
在這種情況下，InnoDB 事實上會加上三種行鎖(select * ... from update 加的是行級寫鎖即 X 鎖)：
1)給主鍵索引 id = 105 加上 Record Lock
2)對于非唯一索引 class = 3，其加上的是 Next-Key Lock，鎖定的范圍是 (1，3]
3)另外，特別需要注意的是，InnoDB 存儲引擎還會對非唯一索引 class 的下一個鍵值加上 Gap Lock(表中 class = 3 的下個鍵值是 6)，所以還有一個 class 索引范圍為 (3，6) 的間隙鎖
總結下 2)和 3)，對于這條 SQL 語句，InnoDB 存儲引擎鎖定地 class 索引范圍是 (1, 6)
下面我們用實踐來驗證理論，再開啟一個事務 2，執行下述的語句：
不出所料，由于在事務 1 中執行的 SQL 語句已經對主鍵索引中列 a=105 的記錄加上了 X 鎖，所以此處再去獲取 這個記錄的 X 鎖會被阻塞住。
再用一個事務來執行下述 SQL 語句：
主鍵插入 104 沒有任何問題，但是插入的 class 索引值 2 在被鎖定的范圍 (1，6) 中，因此執行同樣會被阻塞住。
經過上面的分析，大家一定能夠知道下面的 SQL 語句是可以正常執行的：
Attention
需要注意的是，Next-Key Lock 降級為 Record Lock 僅存在于操作所有的唯一索引列的情況。若唯一索引由多個列組成，而操作的僅是多個唯一索引列中的其中一個，那么 InnoDB 存儲引擎依然使用 Next-Key Lock 進行鎖定。
