MySQL中表锁和行锁机制浅析(源码篇)

目录

• 前言
• 行锁
• MySQL 事务属性
• 事务常见问题
• 事务的隔离级别
• 间隙锁
• 排他锁
• 共享锁
• 分析行锁定
• 行锁优化
• 表锁
• 共享读锁
• 独占写锁
• 查看加锁情况
• 分析表锁定
• 什么场景下用表锁
• 页锁
• 补充：行级锁与死锁
• 总结

前言

众所周知，MySQL的存储引擎有MyISAM和InnoDB，锁粒度分别是表锁和行锁。

后者的出现从某种程度上是弥补前者的不足，比如：MyISAM不支持事务，InnoDB支持事务。表锁虽然开销小，锁表快，但高并发下性能低。行锁虽然开销大，锁表慢，但高并发下相比之下性能更高。事务和行锁都是在确保数据准确的基础上提高并发的处理能力。下面分别进行介绍：

行锁

行锁的劣势：

• 开销大；
• 加锁慢；
• 会出现死锁

行锁的优势：

• 锁的粒度小，发生锁冲突的概率低；
• 处理并发的能力强

加锁的方式：

• 自动加锁：对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁；
• 无锁：对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；当然我们也可以显示的加锁：
• 共享锁：select * from tableName where ... + lock in share more
• 排他锁：select * from tableName where ... + for update

InnoDB和MyISAM的最大不同点有两个：

• InnoDB支持事务(transaction)；
• 默认采用行级锁。

加锁可以保证事务的一致性，下面我们来学习一下MySQL的事务知识.

MySQL 事务属性

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，事务具有ACID属性。 原子性（Atomicity）：事务是一个原子操作单元。在当时原子是不可分割的最小元素，其对数据的修改，要么全部成功，要么全部都不成功。 一致性（Consistent）：事务开始到结束的时间段内，数据都必须保持一致状态。 隔离性（Isolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的"独立"环境执行。 持久性（Durable）：事务完成后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。

事务常见问题

更新丢失（Lost Update） 原因：当多个事务选择同一行操作，并且都是基于最初选定的值，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生更新覆盖的问题。类比github提交冲突。

脏读（Dirty Reads） 原因：事务A读取了事务B已经修改但尚未提交的数据。若事务B回滚数据，事务A的数据存在不一致性的问题。

不可重复读（Non-Repeatable Reads） 原因：事务A第一次读取最初数据，第二次读取事务B已经提交的修改或删除数据。导致两次读取数据不一致。不符合事务的隔离性。

幻读（Phantom Reads） 原因：事务A根据相同条件第二次查询到事务B提交的新增数据，两次数据结果集不一致。不符合事务的隔离性。

幻读和脏读有点类似 脏读是事务B里面修改了数据， 幻读是事务B里面新增了数据。

事务的隔离级别

数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大。这是因为事务隔离实质上是将事务在一定程度上"串行"进行，这显然与"并发"是矛盾的。根据自己的业务逻辑，权衡能接受的最大副作用。从而平衡了"隔离" 和 "并发"的问题。MySQL默认隔离级别是可重复读。 脏读，不可重复读，幻读，其实都是数据库读一致性问题，必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。

+------------------------------+---------------------+--------------+--------------+--------------+
| 隔离级别                      | 读数据一致性         | 脏读         | 不可重复 读   | 幻读         |
+------------------------------+---------------------+--------------+--------------+--------------+
| 未提交读(Read uncommitted)    | 最低级别            | 是            | 是           | 是           |
+------------------------------+---------------------+--------------+--------------+--------------+
| 已提交读(Read committed)      | 语句级              | 否           | 是           | 是           |
+------------------------------+---------------------+--------------+--------------+--------------+
| 可重复读(Repeatable read)     | 事务级              | 否           | 否           | 是           |
+------------------------------+---------------------+--------------+--------------+--------------+
| 可序列化(Serializable)        | 最高级别，事务级     | 否           | 否           | 否           |
+------------------------------+---------------------+--------------+--------------+--------------+

查看当前数据库的事务隔离级别：show variables like 'tx_isolation';

mysql> show variables like 'tx_isolation';
+---------------+-----------------+
| Variable_name | Value           |
+---------------+-----------------+
| tx_isolation  | REPEATABLE-READ |
+---------------+-----------------+

间隙锁

当我们用范围条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引项加锁；对于键值在条件范围内但并不存在的记录，叫做"间隙(GAP)"。InnoDB也会对这个"间隙"加锁，这种锁机制就是所谓的间隙锁(Next-Key锁)。

Transaction-A
mysql> update innodb_lock set k=66 where id >=6;
Query OK, 1 row affected (0.63 sec)
mysql> commit;
​
Transaction-B
mysql> insert into innodb_lock (id,k,v) values(7,'7','7000');
Query OK, 1 row affected (18.99 sec)

危害(坑)：若执行的条件是范围过大，则InnoDB会将整个范围内所有的索引键值全部锁定，很容易对性能造成影响。

排他锁

排他锁，也称写锁，独占锁，当前写操作没有完成前，它会阻断其他写锁和读锁。

# Transaction_A
mysql> set autocommit=0;
mysql> select * from innodb_lock where id=4 for update;
+----+------+------+
| id | k    | v    |
+----+------+------+
|  4 | 4    | 4000 |
+----+------+------+
1 row in set (0.00 sec)
​
mysql> update innodb_lock set v='4001' where id=4;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0
​
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.04 sec)
# Transaction_B
mysql> select * from innodb_lock where id=4 for update;
+----+------+------+
| id | k    | v    |
+----+------+------+
|  4 | 4    | 4001 |
+----+------+------+
1 row in set (9.53 sec)

共享锁

共享锁，也称读锁，多用于判断数据是否存在，多个读操作可以同时进行而不会互相影响。当如果事务对读锁进行修改操作，很可能会造成死锁。如下图所示。

# Transaction_A
mysql> set autocommit=0;
mysql> select * from innodb_lock where id=4 lock in share mode;
+----+------+------+
| id | k    | v    |
+----+------+------+
|  4 | 4    | 4001 |
+----+------+------+
1 row in set (0.00 sec)
​
mysql> update innodb_lock set v='4002' where id=4;
Query OK, 1 row affected (31.29 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0
# Transaction_B
mysql> set autocommit=0;
mysql> select * from innodb_lock where id=4 lock in share mode;
+----+------+------+
| id | k    | v    |
+----+------+------+
|  4 | 4    | 4001 |
+----+------+------+
1 row in set (0.00 sec)
​
mysql> update innodb_lock set v='4002' where id=4;
ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

分析行锁定

通过检查InnoDB_row_lock 状态变量分析系统上的行锁的争夺情况 show status like 'innodb_row_lock%'

mysql> show status like 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+-------+
| Variable_name                 | Value |
+-------------------------------+-------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0     |
| Innodb_row_lock_time          | 0     |
| Innodb_row_lock_time_avg      | 0     |
| Innodb_row_lock_time_max      | 0     |
| Innodb_row_lock_waits         | 0     |
+-------------------------------+-------+

innodb_row_lock_current_waits: 当前正在等待锁定的数量 innodb_row_lock_time: 从系统启动到现在锁定总时间长度；非常重要的参数， innodb_row_lock_time_avg: 每次等待所花平均时间；非常重要的参数， innodb_row_lock_time_max: 从系统启动到现在等待最常的一次所花的时间； innodb_row_lock_waits: 系统启动后到现在总共等待的次数；非常重要的参数。直接决定优化的方向和策略。

行锁优化

1 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成，避免无索引行或索引失效导致行锁升级为表锁。 2 尽可能避免间隙锁带来的性能下降，减少或使用合理的检索范围。 3 尽可能减少事务的粒度，比如控制事务大小，而从减少锁定资源量和时间长度，从而减少锁的竞争等，提供性能。 4 尽可能低级别事务隔离，隔离级别越高，并发的处理能力越低。

表锁

表锁的优势：开销小；加锁快；无死锁 表锁的劣势：锁粒度大，发生锁冲突的概率高，并发处理能力低 加锁的方式：自动加锁。查询操作（SELECT），会自动给涉及的所有表加读锁，更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT），会自动给涉及的表加写锁。也可以显示加锁： 共享读锁：lock table tableName read; 独占写锁：lock table tableName write; 批量解锁：unlock tables;

共享读锁

对MyISAM表的读操作（加读锁），不会阻塞其他进程对同一表的读操作，但会阻塞对同一表的写操作。只有当读锁释放后，才能执行其他进程的写操作。在锁释放前不能取其他表。

Transaction-A
mysql> lock table myisam_lock read;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
​
mysql> select * from myisam_lock;
9 rows in set (0.00 sec)
​
mysql> select * from innodb_lock;
ERROR 1100 (HY000): Table 'innodb_lock' was not locked with LOCK TABLES
​
mysql> update myisam_lock set v='1001' where k='1';
ERROR 1099 (HY000): Table 'myisam_lock' was locked with a READ lock and can't be updated
​
mysql> unlock tables;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
Transaction-B
mysql> select * from myisam_lock;
9 rows in set (0.00 sec)
​
mysql> select * from innodb_lock;
8 rows in set (0.01 sec)
​
mysql> update myisam_lock set v='1001' where k='1';
Query OK, 1 row affected (18.67 sec)

独占写锁

对MyISAM表的写操作（加写锁），会阻塞其他进程对同一表的读和写操作，只有当写锁释放后，才会执行其他进程的读写操作。在锁释放前不能写其他表。

Transaction-A
mysql> set autocommit=0;
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)
​
mysql> lock table myisam_lock write;
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
​
mysql> update myisam_lock set v='2001' where k='2';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
​
mysql> select * from myisam_lock;
9 rows in set (0.00 sec)
​
mysql> update innodb_lock set v='1001' where k='1';
ERROR 1100 (HY000): Table 'innodb_lock' was not locked with LOCK TABLES
​
mysql> unlock tables;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
Transaction-B
mysql> select * from myisam_lock;
9 rows in set (42.83 sec)

总结：表锁，读锁会阻塞写，不会阻塞读。而写锁则会把读写都阻塞。

查看加锁情况

show open tables; 1表示加锁，0表示未加锁。

mysql> show open tables where in_use > 0;
+----------+-------------+--------+-------------+
| Database | Table       | In_use | Name_locked |
+----------+-------------+--------+-------------+
| lock     | myisam_lock |      1 |           0 |
+----------+-------------+--------+-------------+

分析表锁定

可以通过检查table_locks_waited 和 table_locks_immediate 状态变量分析系统上的表锁定：show status like 'table_locks%'

mysql> show status like 'table_locks%';
+----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Table_locks_immediate      | 104   |
| Table_locks_waited         | 0     |
+----------------------------+-------+

table_locks_immediate: 表示立即释放表锁数。 table_locks_waited: 表示需要等待的表锁数。此值越高则说明存在着越严重的表级锁争用情况。

此外，MyISAM的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主表的存储引擎。因为写锁后，其他线程不能做任何操作，大量的更新会使查询很难得到锁，从而造成永久阻塞。

什么场景下用表锁

InnoDB默认采用行锁，在未使用索引字段查询时升级为表锁。MySQL这样设计并不是给你挖坑。它有自己的设计目的。 即便你在条件中使用了索引字段，MySQL会根据自身的执行计划，考虑是否使用索引(所以explain命令中会有possible_key 和 key)。如果MySQL认为全表扫描效率更高，它就不会使用索引，这种情况下InnoDB将使用表锁，而不是行锁。因此，在分析锁冲突时，别忘了检查SQL的执行计划，以确认是否真正使用了索引。

第一种情况：全表更新。事务需要更新大部分或全部数据，且表又比较大。若使用行锁，会导致事务执行效率低，从而可能造成其他事务长时间锁等待和更多的锁冲突。

第二种情况：多表级联。事务涉及多个表，比较复杂的关联查询，很可能引起死锁，造成大量事务回滚。这种情况若能一次性锁定事务涉及的表，从而可以避免死锁、减少数据库因事务回滚带来的开销。

页锁

开销和加锁时间介于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度介于表锁和行锁之间，并发处理能力一般。只需了解一下。

补充：行级锁与死锁

　　MyISAM中是不会产生死锁的，因为MyISAM总是一次性获得所需的全部锁，要么全部满足，要么全部等待。而在InnoDB中，锁是逐步获得的，就造成了死锁的可能。

　　在MySQL中，行级锁并不是直接锁记录，而是锁索引。索引分为主键索引和非主键索引两种，如果一条sql语句操作了主键索引，MySQL就会锁定这条主键索引；如果一条语句操作了非主键索引，MySQL会先锁定该非主键索引，再锁定相关的主键索引。 在UPDATE、DELETE操作时，MySQL不仅锁定WHERE条件扫描过的所有索引记录，而且会锁定相邻的键值，即所谓的next-key locking。

　　当两个事务同时执行，一个锁住了主键索引，在等待其他相关索引。另一个锁定了非主键索引，在等待主键索引。这样就会发生死锁。

　　发生死锁后，InnoDB一般都可以检测到，并使一个事务释放锁回退，另一个获取锁完成事务。

有多种方法可以避免死锁，这里只介绍常见的三种

　　1、如果不同程序会并发存取多个表，尽量约定以相同的顺序访问表，可以大大降低死锁机会。

　　2、在同一个事务中，尽可能做到一次锁定所需要的所有资源，减少死锁产生概率；

　　3、对于非常容易产生死锁的业务部分，可以尝试使用升级锁定颗粒度，通过表级锁定来减少死锁产生的概率；

总结

1 InnoDB 支持表锁和行锁，使用索引作为检索条件修改数据时采用行锁，否则采用表锁。 2 InnoDB 自动给修改操作加锁，给查询操作不自动加锁 3 行锁可能因为未使用索引而升级为表锁，所以除了检查索引是否创建的同时，也需要通过explain执行计划查询索引是否被实际使用。 4 行锁相对于表锁来说，优势在于高并发场景下表现更突出，毕竟锁的粒度小。 5 当表的大部分数据需要被修改，或者是多表复杂关联查询时，建议使用表锁优于行锁。 6 为了保证数据的一致完整性，任何一个数据库都存在锁定机制。锁定机制的优劣直接影响到一个数据库的并发处理能力和性能。

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