11. 锁

五、锁

1. 概述

介绍

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算资源（CPU、RAM、I/O）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

分类

MySQL中的锁，按照锁的粒度分，分为以下三类：

1. 全局锁：锁定数据库中的所有表。
2. 表级锁：每次操作锁住整张表。
3. 行级锁：每次操作锁住对应的行数据。

2. 全局锁

介绍

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。

没加锁之前（数据不一致）：

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加锁过程：

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加锁

flush tables with read lock;

备份数据

注意下面这个命令需要在windows下的命令行执行：

mysqldump -uroot -p1234 itcast > itcast.sql

解锁

unlock tables;

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特点

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：

1. 如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。
2. 如果在从库上更新，那么在备份期间不能执行主库同步过来的二进制日志（binlog），会导致主从延迟。

在InnoDB引擎中，我们可以在备份时加上参数--single-transaction参数来完成不加锁的一致性数据备份。

mysqldump --single-transaction -uroot -p123456 itcast > itcast.sql

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3. 表级锁

介绍

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM、InnoDB、BDB等存储引擎中。

对于表级锁，主要分为以下三类：

1. 表锁
2. 元数据锁（meta data lock，MDL）
3. 意向锁

表锁

对于表锁，分为两类：

读锁不会阻塞其他客户端的读，但会阻塞写。写锁既会阻塞其他客户端的读，又会阻塞其他客户端的写。

1. 表共享读锁（read lock）

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2. 表独占写锁（write lock）

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注意：上面两图左边代表本客户端的操作，右边代表其他客户端的操作，并且绿色代表可操作，红色代表不可操作。

语法：

1. 加锁：

lock tables 表名... read/write

2. 释放锁

unlock tables / 客户端断开连接

元数据锁

MDL加锁过程是系统自动控制，无需显示使用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。为了避免DML与DDL冲突，保证读写的正确性。

在MYSQL5.5中引入MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁（共享）；当对表结构进行变更操作的时候，加MDL写锁（排他）。

对应SQL	锁类型	说明
lock tables xxx read/write	SHARED_READ_ONLY/SHARED_NO_READ_WRITE
select 、select … lock in share mode	SHARED_READ	与 SHARED_READ 、SHARED_WRITE 兼容，与 EXCLUSIVE 互斥
insert 、update 、delete 、select … for update	SHARED_WRITE	与 SHARED_READ 、SHARED_WRITE 兼容，与 EXCLUSIVE 互斥
alter table …	EXCLUSIVE	与其它的 MDL 都互斥

查看元数据锁：

select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from performance_schema.metadata_locks;

意向锁

为了避免DML在执行中，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。

1. 意向共享锁（IS）：由语句select ... lock in share mode添加。与表锁共享锁（read）兼容，与表锁排他锁（write）互斥。
2. 意向排他锁（IX）：由insert 、update 、delete 、select ... for update添加。与表锁共享锁（read）及与排他锁（write）都互斥。意向锁之间不会互斥。

可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mod,lock_data from performance_schema.data_locks;

4. 行级锁

介绍

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。行定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在InnoDB存储引擎中。

InnoDB的数据是基于索引组织，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，并不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：

1. 行锁（Record Lock）：锁定单个行记录的锁，防止其他事物对此进行update和delete。在RC、RR隔离级别下都支持。
2. 间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事物在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。
3. 临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap。在RR隔离级别下支持。

行锁

InnoDB实现了以下两种类型的行锁：

1. 共享锁（S）：允许一个事物去读一行，阻止其他事物获得相同数据集的排他锁。
2. 排他锁（X）：允许获取排他锁的事物更新数据，阻止其他事物获得相同数据集的共享锁和排他锁。

当前锁类型	S（共享锁）	X（排他锁）
S（共享锁）	兼容	冲突
X（排他锁）	冲突	冲突

SQL	行锁类型	说明
INSERT …	排他锁	自动加锁
UPDATE …	排他锁	自动加锁
DELETE …	排他锁	自动加锁
SELECT（正常）	不加任何锁
SELECT … LOCK IN SHARE MODE	共享锁	需要手动在 SELECT 之后加 LOCK IN SHARE MODE
SELECT … FOR UPDATE	排他锁	需要手动在 SELECT 之后 FOR UPDATE

默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ事物隔离级别运行，InnoDB使用next_key锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

1. 针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。
2. InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，此时升级为表锁。

可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mod,lock_data from performance_schema.data_locks;

间隙锁/临键锁

默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用next_key锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

1. 索引上的等值查询（唯一索引），给不存在的记录加锁时，优化为间隙锁。
2. 索引上的等值查询（普通索引），向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock退化为间隙锁。
3. 索引上的范围查询（唯一索引）–会访问到不满足条件的第一个值为止。

注意：间隙锁唯一目的是防止其他事物插入间隙。间隙锁可以共存，一个事物采用的间隙锁不会阻止另一个事务在同一间隙锁上采用间隙锁。