浅析MySQL 锁和事务

MySQL本身也是在文件系统的基础上发展而来，因为锁的存在使之有所不同。

MySQL作为一种数据库软件，难免会存在对其共享资源的并发访问，为了协调和管理不同资源的并发访问，也就产生了锁机制，因为锁机制的存在为数据库提供了数据的完整性和一致性。

从锁的级别来分锁可分为：行级锁、表级锁、页级锁。
从锁的类型来分锁可分为：共享锁、排它锁（独占锁）。
为了协调行锁、表锁产生了：意向锁（表级锁）。

共享锁，允许事务去读取数据。
排它锁，允许事务去修改或删除数据。
意向锁，获取行级锁的时候，自动添加的表级锁，包含：意向共享锁、意向排它锁。

对于MyISAM存储引擎，只支持表锁，而InnoDB存储引擎则支持行锁、表锁。

MyISAM存储引擎修改、删除数据的时候，会产生排它锁，锁定的整张表，并发写入性能较差，而读取的时候产生的是共享锁，不会锁定表，读取性能就比较好。

InnoDB存储引擎修改、删除数据的时候，会产生排它锁，锁定的特定索引记录，一般不会影响表中的其它行，并发写入性能较好，而读取的时候产生的是共享锁，不会锁定表和行，读取性能较好。

行锁锁定的是索引记录，而不是记录行，如果没有索引，则使用隐式索引进行锁定。

当一张表某些行已经获取了排它锁，在表中会产生一个意向排它锁，如果此时有一个事务要来锁定整张表，那么一看有意向排它锁的存在，该事务就会被阻塞，通过意向锁直接就可以知道能不能锁定表，不需要逐行去遍历检测是否有排它锁，通过意向锁高效地协调了行锁和表锁的关系。

行级锁按照锁定范围来分，又分为三种：

  • Record Lock 单行记录上的锁。
  • Gap Lock 间隙锁，锁定一个范围，不包含记录本身。
  • Next-Key Lock 锁定一个范围，包含记录本身，用于解决幻读问题。

当然，锁也是有利有弊的，也可能出现死锁的情况。
当两个或两个以上的事务在执行过程中，因争夺资源而造成一种相互等待的现象，称为死锁。

最后，也是因为锁的存在，丰富了后续事务的功能。

MySQL通过设计一种机制，使得数据能够完整地从一种一致性状态切换到另一种一致性状态，这种机制称为事务。

事务包含有四大特性：原子性（A）、一致性（C）、隔离性（I）、持久性（D），简称酸性。

  • 原子性：事务中的操作，要么全部成功，要么全部失败，不可切分。
  • 一致性：事务将数据库从一种一致性状态转变成另外一种一致性状态，并且保证数据的完整性。
  • 隔离性：又称并发控制，事务在提交之前对于其它事务是处于不可见的状态的。
  • 持久性：事务一旦提交，结果就是永久性的，不会因为数据库宕机而丢失数据。

原子性、持久性是通过redo日志实现的，一致性是通过undo日志实现的，隔离性是通过锁机制实现的。

从本质上来说，原子性也是为了配合持久性而存在的，当事务的一部分写入redo日志后，发生了崩溃、断电，那么根据原子性来说，该次事务应当恢复，那么对于已经持久化到日志文件中的数据，就必须要通过回溯来撤销。在InnoDB存储引擎中，redo重做日志对应的就是ib_logfile0、ib_logfile1。

接着，事务要进行回滚，那就需要通过一致性来保障，而undo日志就是用来实现一致性的，在undo日志中保存了多个版本的事务的一些信息，通过undo日志，将事务rollback到修改之前的样子。

在此，不得不提的是MySQL的MVCC多版本并发控制，它也是通过undo日志来实现的。
MVCC是通过在每一数据行后头添加2个隐藏字段create version、delete version以及每次开启一个事务会初始化一个事务id。新增一条数据的时候，create version的值就等于事务id，删除数据的时候，delete version就等于事务id，更新数据的时候会先删后增，在undo日志中就会存在2条数据，一条delete version就等于事务id，一条create version的值等于事务id。

在事务执行过程中，可能会同时存在其它的事务，而多个事务之前需要相互隔离，也就是要做到并发控制，锁就是用来实现隔离性的。MySQL的事务的隔离级别包含：Read Uncommitted读未提交、Read Committed读已提交、Read Repeatable可重复读、Serializable串行化。其中，读已提交、可重复读是基于MVCC多版本并发控制来实现的。

锁，为事务的并发控制带来了好处，同时也带来了坏处，包括：脏读、不可重复读、幻读。

脏读，指的是一个事务读到了另一个事务未提交的内容，一旦另一个事务回滚了，就出现了脏数据。
不可重复读，指的是同一个事务使用同一句SQL进行多次读取，返回不同的结果。
幻读，指的是一个事务在进行增删的时候，某些已经确定不会出现的记录突然出现。

要解决脏读，那就需要至少设置隔离级别为：Read Committed读已提交。
要解决不可重复读，那就需要至少设置隔离级别为：Read Repeatable可重复读。
要解决幻读，那就需要设置隔离级别为：Serializable串行化或者采用Next-Key Lock间隙锁。

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