MySQL 原理篇

MySQL 索引機制

MySQL 體系結構及存儲引擎

MySQL 語句執行過程詳解

MySQL 執行計劃詳解

MySQL InnoDB 緩沖池

MySQL InnoDB 事務

MySQL InnoDB 鎖

MySQL InnoDB MVCC

MySQL InnoDB 實現高并發原理

MySQL InnoDB 快照讀在RR和RC下有何差異

數據準備：

/* SQLyog Ultimate v12.09 (64 bit) MySQL - 5.6.17 : Database - test ********************************************************************* *//*!40101 SET NAMES utf8 */;/*!40101 SET SQL_MODE=''*/;/*!40014 SET @OLD_UNIQUE_CHECKS=@@UNIQUE_CHECKS, UNIQUE_CHECKS=0 */; /*!40014 SET @OLD_FOREIGN_KEY_CHECKS=@@FOREIGN_KEY_CHECKS, FOREIGN_KEY_CHECKS=0 */; /*!40101 SET @OLD_SQL_MODE=@@SQL_MODE, SQL_MODE='NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO' */; /*!40111 SET @OLD_SQL_NOTES=@@SQL_NOTES, SQL_NOTES=0 */; CREATE DATABASE /*!32312 IF NOT EXISTS*/`test` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET utf8 */;USE `test`;/*Table structure for table `t2` */DROP TABLE IF EXISTS `t2`;CREATE TABLE `t2` (`id` int(11) NOT NULL,`name` varchar(255) DEFAULT NULL,PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;/*Data for the table `t2` */insert into `t2`(`id`,`name`) values (1,'1'),(4,'4'),(7,'7'),(10,'10');/*Table structure for table `teacher` */DROP TABLE IF EXISTS `teacher`;CREATE TABLE `teacher` (`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`name` varchar(32) NOT NULL,`age` int(11) NOT NULL,PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;/*Data for the table `teacher` */insert into `teacher`(`id`,`name`,`age`) values (1,'seven11124',18),(2,'qingshan',18);/*Table structure for table `user_account` */DROP TABLE IF EXISTS `user_account`;CREATE TABLE `user_account` (`id` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',`balance` int(11) NOT NULL,`lastUpdate` datetime NOT NULL,`userID` int(11) NOT NULL,PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;/*Data for the table `user_account` */insert into `user_account`(`id`,`balance`,`lastUpdate`,`userID`) values (1,3200,'2018-12-06 13:27:57',1),(2,50,'2018-12-06 13:28:08',2),(3,1000,'2018-12-06 13:28:22',3);/*Table structure for table `users` */DROP TABLE IF EXISTS `users`;CREATE TABLE `users` (`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`name` varchar(32) NOT NULL,`age` int(11) NOT NULL,`phoneNum` varchar(32) NOT NULL,`lastUpdate` datetime NOT NULL,PRIMARY KEY (`id`),UNIQUE KEY `idx_eq_name` (`name`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=21 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;/*Data for the table `users` */insert into `users`(`id`,`name`,`age`,`phoneNum`,`lastUpdate`) values (1,'seven',26,'13666666666','2018-12-07 19:22:51'),(2,'qingshan',19,'13777777777','2018-12-08 21:01:12'),(3,'james',20,'13888888888','2018-12-08 20:59:39'),(4,'tom',99,'13444444444','2018-12-06 20:34:10'),(6,'jack',91,'13444444544','2018-12-06 20:35:07'),(11,'jack1',33,'13441444544','2018-12-06 20:36:19'),(15,'tom2',30,'1344444444','2018-12-08 15:08:24'),(19,'iiii',30,'1344444444','2018-12-08 21:21:47');/*!40101 SET SQL_MODE=@OLD_SQL_MODE */; /*!40014 SET FOREIGN_KEY_CHECKS=@OLD_FOREIGN_KEY_CHECKS */; /*!40014 SET UNIQUE_CHECKS=@OLD_UNIQUE_CHECKS */; /*!40111 SET SQL_NOTES=@OLD_SQL_NOTES */;

在運行下面的演示案例之前，先把表和數據準備好。

理解表鎖和行鎖

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鎖是用于管理不同事務對共享資源的并發訪問。

表鎖與行鎖的區別：

• 鎖定粒度：表鎖 > 行鎖
• 加鎖效率：表鎖 > 行鎖
• 沖突概率：表鎖 > 行鎖
• 并發性能：表鎖 < 行鎖

InnoDB 存儲引擎支持行鎖和表鎖（另類的行鎖），InnoDB 的表鎖是通過對所有行加行鎖實現的。

鎖的類型

• 共享鎖（行鎖）：Shared Locks
• 排他鎖（行鎖）：Exclusive Locks
• 意向鎖共享鎖（表鎖）：Intention Shared Locks
• 意向鎖排它鎖（表鎖）：Intention Exclusive Locks
• 自增鎖：AUTO-INC Locks

行鎖的算法

• 記錄鎖：Record Locks
• 間隙鎖：Gap Locks
• 臨鍵鎖：Next-key Locks

官網文檔：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-locking.html

共享鎖（Shared Locks）

定義

共享鎖：又稱為讀鎖，簡稱 S 鎖，顧名思義，共享鎖就是多個事務對于同一數據可以共享一把鎖，都能訪問到數據，但是只能讀不能修改。

通過如下代碼，加鎖和釋放鎖：

-- 加鎖 select * from users WHERE id=1 LOCK IN SHARE MODE;-- 釋放鎖：提交事務 or 回滾事務 commit; rollback;

演示案例

-- 共享鎖 -- 事務A執行 BEGIN;SELECT * FROM users WHERE id=1 LOCK IN SHARE MODE;ROLLBACK; COMMIT;-- 事務B執行 SELECT * FROM users WHERE id=1;UPDATE users SET age=19 WHERE id=1;

• 事務A手動開啟事務，執行語句獲取共享鎖，注意這里沒有提交事務
• 事務B分別執行?SELECT 和 UPDATE 語句，查看執行效果

結論：UPDATE 語句被鎖住了，不能執行。在事務A獲得共享鎖的情況下，事務B可以執行查詢操作，但是不能執行更新操作。

排他鎖（Exclusive Locks）

定義

排它鎖：又稱為寫鎖，簡稱 X 鎖，排他鎖不能與其他鎖并存，如一個事務獲取了一個數據行的排他鎖，其他事務就不能再獲取該行的鎖（共享鎖、排他鎖），只有該獲取了排他鎖的事務是可以對數據行進行讀取和修改。（其他事務要讀取數據可來自于快照）

通過如下代碼，加鎖和釋放鎖：

-- 加鎖 -- delete / update / insert 默認加上X鎖 -- SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE -- 釋放鎖：提交事務 or 回滾事務 commit; rollback;

演示案例

-- 排它鎖 -- 事務A執行 BEGIN;UPDATE users SET age=23 WHERE id=1;COMMIT; ROLLBACK;-- 事務B執行 SELECT * FROM users WHERE id=1 LOCK IN SHARE MODE; SELECT * FROM users WHERE id=1 FOR UPDATE; -- SELECT 可以執行，數據來自于快照 SELECT * FROM users WHERE id=1;

• 事務A手動開啟事務，執行 UPDATE 語句，獲取排它鎖，注意這里沒有提交事務
• 事務B分別執行三條語句，查看執行效果

?

結論：事務B的第一條 SQL 和第二條 SQL 語句都不能執行，都已經被鎖住了，第三條 SQL 可以執行，數據來自于快照，關于這點后面會講到。

行鎖到底鎖了什么

InnoDB 的行鎖是通過給索引上的索引項加鎖來實現的。

只有通過索引條件進行數據檢索，InnoDB 才使用行級鎖，否則，InnoDB 將使用表鎖（鎖住索引的所有記錄）

通過普通索引進行數據檢索，比如通過下面例子中 UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE `name`='seven';該 SQL 會在 name 字段的唯一索引上面加一把行鎖，同時會在該唯一索引對應的主鍵索引上面也會加上一把行鎖，總共會加兩把行鎖。

演示案例

演示之前，先看一下 users 表的結構和數據內容。

-- 案例1 -- 事務A執行 BEGIN;UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE phoneNum='13666666666';ROLLBACK;-- 事務B執行 UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=2; UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1;-- 案例2 -- 事務A執行 BEGIN;UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1;ROLLBACK;-- 事務B執行 UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=2; UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1;-- 案例3 -- 事務A執行 BEGIN;UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE `name`='seven';ROLLBACK;-- 事務B執行 UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE `name`='seven'; UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1; UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE `name`='qingshan'; UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=2;

注意：這里演示的案例都是在事務A沒有提交之前，執行事務B的語句。

案例1執行結果如下圖所示：

案例2執行結果如下圖所示：

案例3執行結果如下圖所示：

意向共享鎖（Intention Shared Locks）&?意向排它鎖（Intention Exclusive Locks）

意向共享鎖（IS）

表示事務準備給數據行加入共享鎖，即一個數據行加共享鎖前必須先取得該表的 IS 鎖，意向共享鎖之間是可以相互兼容的。

意向排它鎖（IX）

表示事務準備給數據行加入排他鎖，即一個數據行加排他鎖前必須先取得該表的 IX 鎖，意向排它鎖之間是可以相互兼容的

意向鎖（IS 、IX）是 InnoDB 數據操作之前自動加的，不需要用戶干預。

意義：當事務想去進行鎖表時，可以先判斷意向鎖是否存在，存在時則可快速返回該表不能啟用表鎖。

演示案例

-- IS鎖的意義 -- 事務A執行 BEGIN;UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE id=1;ROLLBACK;-- 事務B執行 -- 因為沒有通過索引條件進行數據檢索，所以這里加的是表鎖 UPDATE users SET lastUpdate=NOW() WHERE phoneNum='13777777777';

結論：事務B的 SQL 因為沒有通過索引條件進行數據檢索，所以這里加的是表鎖，在對表加鎖之前會查看該表是否已經存在了意向鎖，因為事務A已經獲得了該表的意向鎖了，所以事務B不需要判斷每一行數據是否已經加鎖，可以快速通過意向鎖阻塞當前 SQL 的更新操作。

自增鎖（AUTO-INC Locks）

定義

針對自增列自增長的一個特殊的表級別鎖。

通過如下命令查看自增鎖的默認等級：

SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_autoinc_lock_mode';

默認取值1，代表連續，事務未提交 ID 永久丟失。

演示案例

-- 事務A執行 BEGIN; INSERT INTO users(NAME , age ,phoneNum ,lastUpdate ) VALUES ('tom2',30,'1344444444',NOW()); ROLLBACK;BEGIN; INSERT INTO users(NAME , age ,phoneNum ,lastUpdate ) VALUES ('xxx',30,'13444444444',NOW()); ROLLBACK;-- 事務B執行 INSERT INTO users(NAME , age ,phoneNum ,lastUpdate ) VALUES ('yyy',30,'13444444444',NOW());

事務A執行完后，在執行事務B的語句，發現插入的 ID 數據不再連續，因為事務A獲取的 ID 數據在?ROLLBACK 之后被丟棄了。

臨鍵鎖（Next-Key Locks）

定義

當 SQL 執行按照索引進行數據的檢索時，查詢條件為范圍查找（between and、<、>等）并有數據命中，則此時 SQL 語句加上的鎖為 Next-key locks，鎖住索引的記錄 +?區間（左開右閉）。

演示案例

演示之前，先看一下 t2 表的結構和數據內容。

臨鍵鎖（Next-key Locks）：InnoDB 默認的行鎖算法。

t2 表中的數據行有4條數據：1,4,7,10，InnoDB 引擎會將表中的數據劃分為：(-∞, 1] (1, 4] (4, 7] (7, 10] (10, +∞)，執行如下 SQL 語句：

-- 臨鍵鎖 -- 事務A執行 BEGIN;SELECT * FROM t2 WHERE id>5 AND id<9 FOR UPDATE;ROLLBACK-- 事務B執行 BEGIN;SELECT * FROM t2 WHERE id=4 FOR UPDATE; -- 可以執行 SELECT * FROM t2 WHERE id=7 FOR UPDATE; -- 鎖住 SELECT * FROM t2 WHERE id=10 FOR UPDATE; -- 鎖住 INSERT INTO `t2` (`id`, `name`) VALUES (9, '9'); -- 鎖住

SELECT * FROM t2 WHERE id>5 AND id<9 FOR UPDATE; 這條查詢語句命中了7這條數據，它會鎖住 (4, 7] 這個區間，同時還會鎖住下一個區間?(7, 10]。

為什么 InnoDB 選擇臨鍵鎖作為行鎖的默認算法？

防止幻讀。當我們把下一個區間也鎖住的時候，這個時候我們要新增數據，就會被鎖住，這樣就可以防止幻讀。

間隙鎖（Gap Locks）

定義

當 SQL 執行按照索引進行數據的檢索時，查詢條件的數據不存在，這時 SQL 語句加上的鎖即為 Gap locks，鎖住數據不存在的區間（左開右開）

Gap 只在 RR 事務隔離級別存在。因為幻讀問題是在 RR 事務通過臨鍵鎖和 MVCC 解決的，而臨鍵鎖=間隙鎖+記錄鎖，所以間隙鎖只在 RR 事務隔離級別存在。

演示案例

-- 間隙鎖 -- 事務A執行 BEGIN;SELECT * FROM t2 WHERE id>4 AND id <6 FOR UPDATE; -- 或者 SELECT * FROM t2 WHERE id=6 FOR UPDATE;ROLLBACK;-- 事務B執行 INSERT INTO `t2` (`id`, `name`) VALUES (5, '5'); INSERT INTO `t2` (`id`, `name`) VALUES (6, '6');

?SELECT * FROM t2 WHERE id>4 AND id <6 FOR UPDATE; 這條查詢語句不能命中數據，它會鎖住 (4, 7] 這個區間。

記錄鎖（Record Locks）

定義

當 SQL 執行按照唯一性（Primary key、Unique key）索引進行數據的檢索時，查詢條件等值匹配且查詢的數據是存在，這時 SQL 語句加上的鎖即為記錄鎖 Record Locks，鎖住具體的索引項。

演示案例

-- 記錄鎖 -- 事務A執行 BEGIN;SELECT * FROM t2 WHERE id=4 FOR UPDATE;ROLLBACK;-- 事務B執行 SELECT * FROM t2 WHERE id=7 FOR UPDATE; SELECT * FROM t2 WHERE id=4 FOR UPDATE;

事務A執行?SELECT * FROM t2 WHERE id=4 FOR UPDATE; 把 id=4 的數據行鎖住。

當 SQL 執行按照普通索引進行數據的檢索時，查詢條件等值匹配且查詢的數據是存在，這時 SQL 語句鎖住數據存在區間（左開右開）

利用鎖解決事務并發帶來的問題

InnoDB 真正處理事務并發帶來的問題不僅僅是依賴鎖，還有其他的機制，下篇文章會講到，所以這里只是演示利用鎖是如何解決事務并發帶來的問題，并不是 InnoDB 真實的處理方式。

利用鎖怎么解決臟讀

在事務B的更新語句上面加上一把 X 鎖，這樣就可以有效的解決臟讀問題。

利用鎖怎么解決不可重復讀

在事務A的查詢語句上面加上一把 S 鎖，事務B的更新操作將會被阻塞，這樣就可以有效的解決不可重復讀的問題。

利用鎖怎么解決幻讀

在事務A的查詢語句上面加上一把 Next-key 鎖，通過臨鍵鎖的定義，可以知道這個時候，事務A會把 (-∞,+∞) 的區間數據都鎖住，事務B的新增操作將會被阻塞，這樣就可以有效的解決幻讀的問題。

死鎖

死鎖的介紹

• 多個并發事務（2個或者以上）；
• 每個事務都持有鎖（或者是已經在等待鎖）;
• 每個事務都需要再繼續持有鎖；
• 事務之間產生加鎖的循環等待，形成死鎖。

演示案例

-- 事務A執行 BEGIN;UPDATE users SET lastUpdate = NOW() WHERE id =1;UPDATE t2 SET `name`='test' WHERE id =1;ROLLBACK;-- 事務B執行 BEGIN;UPDATE t2 SET `name`='test' WHERE id =1;UPDATE users SET lastUpdate = NOW() WHERE id =1;ROLLBACK;

事務A和事務B按照上面的執行步驟，最后因為存在相互等待的情況，所以 MySQL 判斷出現死鎖了。

死鎖的避免

• 類似的業務邏輯以固定的順序訪問表和行。
• 大事務拆小。大事務更傾向于死鎖，如果業務允許，將大事務拆小。
• 在同一個事務中，盡可能做到一次鎖定所需要的所有資源，減少死鎖概率。
• 降低隔離級別，如果業務允許，將隔離級別調低也是較好的選擇
• 為表添加合理的索引。可以看到如果不走索引將會為表的每一行記錄添加上鎖（或者說是表鎖）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MySQL InnoDB 锁的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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