MySQL事务详解（三）：脏写与幻读的绝路—锁

在上次MySQL事务详解（二）：隔离级别的实现--MVCC的学习中，我们认识到了并发事务访问相同的数据时，
在读—写情况下带来的脏读、不可重复读问题，可以通过MySQL的MVCC机制解决。
而对于读—写情况下的幻读问题和写—写情况下的脏写问题，我们提到可以通过MySQL的锁机制解决。

锁的概念

锁的作用于现实生活中的锁的作用类似，都是控制对资源的访问。
而MySQL的锁更侧重于对于资源的并发访问，来保证访问数据的完整性于一致性。

锁，其实就是与访问数据关联的一种数据结构。如下图：

当访问（多为修改）一条数据时，首先查询是否有与之关联的数据结构，没有就生成一个，并占有（即加锁成功），如果没有也生成一个并等待（加锁失败）。
当占有锁的事务释放锁之后，等待的事务就会被唤醒执行。

锁的分类

锁的提出是为了解决并发访问带来的问题，但是如果一味的对访问的数据进行加锁，将访问串行化，使其排队等待执行，同时又会降低并发量，降低性能。
因此对锁进行了不同级别的分类，来应对不同的操作场景，如下图：

操作类型

读锁（S锁、共享锁）：读取数据用到的锁。给数据加S锁后，其他事务依然可以加S锁（即共享），但是不可以加X锁。
写锁（X锁、排他锁）：更改数据用到的锁。给数据加X锁后，其他事务不可以加S锁和X锁（即排他）。

态度

乐观锁：假设事务之间很少发生冲突，不主动对数据进行加锁。通常使用版本号和时间戳在事务提交时检测是否冲突。
悲观锁：与乐观锁相反，假设事务之间经常发生冲突，主动给数据加锁，获取事务所需资源。

粒度

全局锁：对整个数据库实例进行加锁。Flush tables with read lock ，常用于对整个库进行逻辑备份。全局锁对数据库影响较大，锁主库会导致不能更新，业务暂停，锁从库导致主从延迟。
表级锁：对整张表进行锁定，开销小，粒度大，发生冲突的概率高，并发低，可以避免死锁。
行级锁：对某一行记录进行锁定，开销大，粒度小，发生冲突概率低，并发高，不能避免死锁。
页级锁：对数据库的最小存储单元——页进行锁定，粒度介于表和行之间。应用在BDB存储引擎中，了解即可。

表级锁

表级别的S锁、X锁和元数据锁

# 上锁
lock table tableName read; # 读锁/共享锁
lock table tableName write;# 写锁/排他锁
#解锁
unlock tables; # 客户端断开的时候也会自动释放锁。

使用上面的语言可以为表加上S锁和X锁，以及解锁。

但是如果仅仅是对表进行select、insert、update、delete操作，存储引擎是不会默认为表加上表级锁。
而实现这些操作与其他事务中的DDL语句冲突的是表级锁种的元数据锁（MDL）。

元数据锁是系统自动控制的，每一条DML、DDL语句执行时都会申请MDL。
DML申请元数据读锁，DDL申请元数据写锁。且DML与DML之间并不相互阻塞，因此DML可以并发执行。
所以表级别的S锁、X锁很少用到。

表级别的意向锁

意向读锁（IS）：当我们想向表中的记录加上S锁时，首先给表加上IS锁。
意向写锁（IX）：当我们想向表中的记录加上X锁时，首先给表加上IX锁。
IS和IX作用是为了后续给表加上S锁和X锁做的准备工作，避免加上表级别S锁和X锁时，需要遍历所有的数据来判断是否有记录被锁上。

表级别自增锁

自增锁主要是用来给表中声明为AUTO_INCREMENT的字段，在插入记录是递增而用。

在我们不知道要插入的数据量时，例如使用 insert...select；replace...select或者load data时，通常先给表加上一个自增锁，然后生成对应的值，插入完成之后，删除自增锁；
在我们知道具体的插入数据量时，使用轻量级锁，未插入语句生成所需的值后即可释放锁，提高性能。

行级锁

行级锁才是使用最频繁的锁，在开发中遇到的死锁问题一般都是行级锁引起的。
根据不同的情况，行级锁被分为不同的类型，解决不同的问题，幻读就是其中之一。

行级S锁、X锁

为我们要访问的某一条记录加上读锁或者写锁。S锁与X锁的关系之前已经学习过。

间隙锁

用来解决幻读的锁。因为幻读是在其他事务插入数据后产生，当前事务在第一次select时，数据还不存在。如果使用行级的X锁，找不到上锁的对象。因此提出间隙锁，如下图：

给no=7的数据加上gap锁后，表明在这条数据之前（no为（3,7）间）不能插入新的数据。以此来解决幻读。

临键锁

当我们想锁住访问数据本身以及这条数据之前的间隙时，使用临建锁。即行级SX锁与gap锁的结合。如下图：

插入意向锁

当我们想插入一条数据时，首先要判断插入的位置是有存在gap锁，如果存在就先生成一个插入意向锁，向系统表明有事务在等在插入当前位置。

两种数据读

快照读

MVCC使用的就是快照读，在读取事务是好像拍了一张照片，当前事务读取的是照片快照下的数据。
普通的select 语句都是快照读，不会给记录有加锁操作。

当前读

读取到的数据为最新的的数据。
select ..lock in share mode;对记录加上S锁；
selelct ... for update;对记录加上X锁；
以上两种select语句给记录加上了锁，并且读取到数据是最新的数据。