MySQL數據庫鎖如何實現

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1.什么是鎖

鎖，其實就是一個內存種的結構，在事務還沒有來之前是沒有鎖存在的。在事務未開始前只有一條記錄，是沒有鎖和記錄之間的關聯關系的。

鎖結構種有很多的信息，主要的有兩個：

• trx信息：代表這個鎖結構是哪個事務生成的。

• is_waiting：代表當前事務是否在等待。

當一條事務想要對某條記錄進行改動時，就會生成一把鎖，在生成鎖的時候，會去檢查該條記錄有沒有被其他的鎖關聯。① 如果沒有，is_wating就是false，不需要等待，此時表示事務上鎖成功，可以進行后續操作；② 如果有其他事務上鎖，則is_wating就是true，加鎖失敗，需要等待其他事務釋放鎖，才能后續操作該記錄。

2.鎖解決的問題

數據庫鎖主要解決并發情況下，數據隔離問題。數據庫是可以有多個客戶端連接并訪問的，這種情況就會有并發操作同一數據記錄的情況。因此數據庫出現了鎖機制，解決各種并發情況下出現的隔離問題。

3.并發訪問相同記錄的幾種情況

• 讀-讀：多個事務同事對數據庫的同一條記錄進行讀操作，這種情況對數據庫的記錄沒有發生變化，不會出現什么問題，這種情況不需要解決什么問題。

• 寫-寫：多個事務同事對數據庫的同一條記錄進行寫操作，這種情況會發生臟寫問題，不管那種隔離級別，都不允許這種情況的發生。所有有多個未提交的事務去操作同一條記錄時，需要讓其他事務處于阻塞排隊等待。

• 讀-寫/寫-讀：在多并發操作同個數據記錄時，有的事務在讀，有的事務在進行寫操作，這種情況會出現臟讀、不可重復讀、幻讀等情況。MySQL在repeatable read隔離級別上，已經解決了幻讀的問題。

4.理解讀鎖和寫鎖

對于MySQL的innoDB存儲引擎來說，讀鎖/寫鎖可以作用在表上，也可以作用在行上

4.1 讀鎖

讀鎖（S）也稱共享鎖，在多個事務共同讀同一個記錄時，是可以同時讀取，互不影響，互不干擾的。
在進行SELECT查詢操作的時候，可以使用讀鎖，使多個任務之間可以共同讀取同一條記錄。但在查詢操作時，也可以使用寫鎖，后面講寫鎖的時候再說。
如何在讀取的時候加鎖：

SELECT * FROM student LOCK IN SHARE MODE;
#或者
SELECT * FROM student FOR SHARE;#(mysql 8.0新寫法)

4.2 寫鎖

寫鎖（X）也稱排他鎖，在事務在進行寫操作時，會上X鎖，導致當前事務未完成寫操作時，其他事務的讀/寫會被阻塞。保證在同一個時間內，只有一個事務能對事務進行讀/寫操作。

• 在進行讀操作的時候，也可以給記錄加X鎖，防止在讀取記錄的時候，其他事務對當前記錄進行更新。

• 查詢語句加上X鎖有，其他事務不能再給該記錄加S鎖或X鎖。其他事務會阻塞，知道當前事務釋放X鎖。

• 給查詢操作加X鎖：

SELECT * FROM student FOR UPDATE;

進行寫操作時，會自動給該條記錄加X鎖。寫記錄：INSERT\DELETE\UPDATE 4.3 讀鎖和寫鎖的兼容情況

5.表鎖

表鎖是指給所操作的整張表進行加鎖，相對行鎖，對表加鎖的顆粒度比較大，因此它的開銷也比較小。由于是對整張數據表進行加鎖，因此可以避免死鎖的出現。即使這樣，是對整張表進行加鎖，就會導致大量的事務無法繼續操作表，所有表鎖的性能是較差的。
在MySQL中，InnoDB提供了表鎖和行鎖由于表鎖的性能比較差，一般我們都很少用到表鎖。只有特殊場景下會用到表鎖，比如：數據崩潰恢復。

5.1 表級的讀/寫鎖

• 對表加S鎖：MySQL的InnoDB對整個表加S鎖。

• 對表加X鎖：MySQL的InnoDB對整個表加X鎖。

查看有那些表被加鎖：

SHOW OPEN TABLES;
#或者
SHOW OPEN TABLES WHERE In_use >0;

手動給表加鎖：

LOCK TABLES student READ;#給student表加S鎖
LOCK TABLES stdent WRITE;#給student表加X鎖

釋放鎖：

UNLOCK TABLES;

小結

5.2 意向鎖

MySQL的InnoDB存儲引擎中，支持表鎖和行鎖同時存在，而意向鎖就是表鎖的一種。

意向鎖是為了協調表鎖和行鎖同時共存而存在的。意向鎖是一中不于行鎖沖突的表級鎖。意向鎖用戶是無法手動添加的，它是InnoDB存儲引擎自動給加的。當在給某個行添加S鎖或X鎖時，需要先獲取當前行所在表的意向鎖。

意向鎖分為兩種：

• 意向共享鎖（IS）：事務有意向對表中的某行加共享鎖（S鎖）。當給某一行記錄加了共享鎖（S）后，數據庫就會給當前的數據表或數據頁加上意向共享鎖，當想給當前表加入一個排他鎖(X)時，就會檢測到意向共享鎖，就會被排斥阻塞，不能加鎖。但是加表的共享鎖時，是可以的。

• 意向排他鎖（IX）：事務有意向對表中的某行加排他鎖（X鎖）。當給某一行記錄加了排他鎖（X）后，數據庫就會給當前的數據表或數據頁加上意向排他鎖，當想給當前表加入一個排他鎖(X)或者意向鎖(S)時，就會檢測到意向排他鎖，就會被排斥阻塞，不能加鎖。

理解意向鎖的意義：當沒有意向鎖的時候，當事務想要給表加表鎖的時候，需要去檢測每行記錄是否加有鎖，這樣每條檢測的效率非常的低。意向鎖的出現，很好的解決這種情況。有意向鎖后，事務要表添加鎖，只要檢查當前表是否有意向鎖就可以了。

總結：意向鎖之間是互相兼容的和讀寫鎖不兼容：

6.行鎖

行鎖就是給表中的某條記錄上把鎖，將該條記錄鎖住。行鎖是在InnoDB存儲引擎層實現的，這是InnoDB與MyISAM最大的區別之一。行鎖是粒度小的，發生鎖沖突的概率很小，因此會實現高并發的效果，但是因粒度較小，加鎖較慢，會出現死鎖的情況

6.1 記錄鎖

記錄鎖就是一把行鎖，顧名思義，給某條記錄上鎖。

• 共享記錄鎖（S）：當一個事務得到了某個事務的共享鎖后，其他事務還能繼續獲取該記錄的共享鎖，但是不能獲取該記錄的排他鎖。

• 排他記錄鎖（X）：當一個事務得到了某個事務的排他鎖后，其他事務不能獲取該記錄的共享鎖和排他鎖。

6.2 間隙鎖

間隙鎖是在某個記錄前的間隙加入一個鎖，這樣就使該記錄前面的間隙是不能添加數據的。這種間隙鎖有效的防止了幻讀的出現。間隙鎖的出現，也是為了解決幻讀而提出來的。
不管是共享鎖還是排他鎖，起到的作用是一樣的，
舉例：

select * from student where id=11 for update;

此時id為18加了間隙鎖

這種會出現一個問題，因為間隙鎖只會鎖住行前面的間隙，那么，如果此時給id為25后面的間隙插入數據，就會有問題，此時，數據庫做了兩個提供了兩個偽記錄： Infimum記錄，表示該頁面中最小的記錄。 Supremun記錄，表示該頁面中最大的記錄。
加入如下，就可以阻止其他事務加入（25,+∞）的數據了。

select * from student where id > 20 lock in share mode;

間隙鎖的出現，會發生死鎖，如下：

當記錄中存在間隙鎖時，有其他事務想在這個間隙插入數據，由于鎖的存在，會阻止插入，讓事務進行等待，知道釋放間隙鎖。此時內存中會生成一個插入意向鎖，這個意向鎖是一種間隙鎖，并不是表鎖中的意向鎖。這種插入意向鎖可以有多個，一個間隙中有多個插入意向鎖并不沖突，插入意向鎖之間不會有排斥。

6.3 臨界鎖

臨界鎖是用來補充上面說的間隙鎖，因為間隙鎖只是鎖住了記錄前面的間隙，但是并不包含自己，因此臨界鎖就出現了，臨界鎖就是記錄鎖和間隙鎖的組合體。

select * from student where id <=18 and id > 10 for update;

7.悲觀鎖和樂觀鎖

悲觀鎖、樂觀鎖其實并不是一種鎖，而是一中并發下鎖的一種設計思想

7.1 悲觀鎖

• 悲觀鎖，就是很悲觀，對數據被其他事務操作的時候，保持悲觀態度。總是認為數據會被其他事務修改，所以每次操作數據的時候，都會被數據上鎖，使別他事務操作數據的時候處于阻塞狀態，知道釋放鎖，保證數據具有排他性。

• 行鎖、表鎖、讀鎖、寫鎖就是悲觀鎖的體現，每次在操作數據的時候，都會加鎖，使其他數據在訪問的時候被阻塞掛起，直到釋放鎖。

• 其實悲觀鎖的使用場景并不是很多，因為它在每次操作的時候，都會給數據上鎖，這樣會在事務比較長的時候，性能會比較差。

• 悲觀鎖的適用場景是寫操作多的情況下，因為寫具有排他性，在寫操作的時候，阻止其他事務對數據的讀或寫的操作，這樣很大的避免了讀-寫/寫-讀的沖突，進而避免了臟讀、不可重復讀、幻讀的問題。

7.2 樂觀鎖

樂觀鎖，就是對數據的操作持有樂觀的態度，任務每次操作數據時，都不會有其他的事務對數據進行修改操作。但是在每次一修改數據的時候，都會判斷在此期間數據是否被其他事務修改過。

樂觀鎖是在操作數據的時候，通過程序來進行控制的，比如：使用版本號，或者時間戳來進行比對。

• 版本號的樂觀鎖： 在數據表中，添加一個字段’version’，這個字段使用來記錄每次數據跟新后的數據版本。在進行數據的更新操作時，會先拿到’version’字段的值，更新數據的時候，會拿之前的version的值和現在數據庫里面的‘version’進行比較，如果兩個‘version’的值是一樣的，說明在此期間數據沒有被修改過，可以進行更新操作。反過來，如果兩個‘version’的值不一樣，說明此期間有其他事務修改過這條記錄，則更新失敗。

• 在更新數據的時候，會使’version’的值加1。

`UPDATE student SET name= '李四' ,version=version+1 WHERE version=version`

樂觀鎖的適用場景讀多寫少的場景，由程序實現，不會出現死鎖問題。

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