MySQL 锁之一——行锁

1、概述

MySQL 锁以粒度划分可以分为三类:全局锁、表级锁和行级锁,MySQL 中的行级锁由存储引擎实现,并不是所有引擎都支持行锁,我们今天讨论的是 InnoDB 下的行锁,而 MyISAM 引擎不支持行锁,这里不做讨论;

2、行锁种类及原理

  • 行锁分为共享锁和排它锁,一个事务对一行记录加了共享锁,则其他事务可以对其再次添加共享锁,但不能加排它锁,若一个事务对一行记录加了排它锁,则其他事务不能对该行记录再添加任何锁,也就是读行为可以共享,但写只能互斥;
  • InnoDB 中的行锁都是基于索引实现的,因此我们讨论的行锁有个前提,就是锁都加在索引之上的;

2.1 行级共享锁

2.1.1 普通行共享锁

加锁方式:select ... lock in share mode;
使用场景:
行级共享锁一般用于多账表有关联关系,更新其中一张表的时候,防止数据不一致的这种场景;
实例演示:
创建两张有关联关系的表:

CREATE TABLE `parent` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

CREATE TABLE `child` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `parent_id` int(11) NOT NULL,
  `name` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

insert into parent(id, name) values(1, "parent001");

如果此时想往 child 表中插入一条 parent_id 为 1 的数据,同时 parent 表里的这行数据被其他事务删掉了,那么就会造成 child 表的新数据无效,此时一般会使用共享锁,如下:

select * from parent where id = 1 lock in shared mode;
insert into child(id, parent_id, name) values(1, 1, "child001");
2.1.2 间隙锁(Gap Lock)

间隙锁解决什么问题?
间隙锁是 RR 隔离级别下,保证事务不会出现幻读的关键,即 Gap 锁保证在事务多次读期间,满足条件的记录不会增多,Gap 锁锁定的是记录的间隙,防止事务操作期间其他事务插入满足条件的记录;
间隙锁如何工作?
看一个删除记录的例子:问,下面的语句会加什么锁?

delete from user where user_id = 10;

要知道上面的语句加什么锁,还必须要有一些前提条件,否则没有准确答案,那么要有哪些前提条件呢?有以下几点:

  • 当前数据库的隔离级别是什么?
  • user_id 是否是主键?
  • user_id 若不是主键,在该列上是否有索引?若有索引是普通二级索引还是唯一性索引?

以上几个条件明确了之后,我们才能确定该语句会加什么锁。接下来我们分别看一下各种情况下该语句的加锁情况;

  • 1)RC 隔离级别且 user_id 为主键
    在主键索引上 user_id = 10 的叶子节点处加记录锁;

  • 2)RC 隔离级别且 user_id 上有唯一性索引
    在唯一性索引上 user_id = 10 的叶子节点处加记录锁,并且在对应的主键索引的叶子节点处加记录锁;

  • 3)RC 隔离级别且 user_id 上有普通二级索引
    在二级索引满足 user_id = 10 的叶子节点处都加记录锁,并且在对应的主键索引的叶子节点处都加记录锁;

  • 4)RC 隔离级别且 user_id 上没有索引
    InnoDB 会对聚簇索引进行全表扫描,存储引擎会对所有记录加记录锁返回,由 Server 层面进行过滤,但是,为了提升效率,MySQL 对此做了优化,对于不满足条件的记录,会在判断后放锁,最终持有的,是满足条件的记录上的锁,同时,该优化也违背了 2PL 的约束;

  • 5)RR 隔离级别且 user_id 为主键
    同 RC 隔离级别的加锁策略;

  • 6)RR 隔离级别且 user_id 上有唯一性索引
    同 RC 隔离级别的加锁策略;

  • 7)RR 隔离级别且 user_id 上有普通二级索引
    扫描二级索引,循环查找每一条 user_id = 10 的记录,先加记录锁,再加 Gap 锁,最后在对应的主键索引上加记录锁;

  • 8)RR 隔离级别且 user_id 上没有索引
    全表扫描,在所有记录上加锁,并且在所有的 Gap 处加上 Gap 锁;

我们看到,一条简单的 delete 语句,在不同的前提条件下会有不同的锁被加上,而 Gap 锁只在 RR 隔离级别且对应的查询列上没有索引或有普通二级索引时会起作用,主要用来防止 RR 隔离级别下的事务产生幻读;

Gap 锁是一种共享锁,即:不同的事务可以在同一个地方重复加 Gap 锁,但加了 Gap 锁之后,不允许在对应的位置进行插入操作;

2.1.3 插入意向锁(Insert Intention Lock)

插入意向锁是一种特殊的 Gap 锁,只针对插入操作,目标是提升插入操作的并发能力;
如果事务对记录加了插入意向锁,那么其他事务不能进行加 Gap 锁之后的查询操作,这里并不是插入意向锁和 Gap 锁冲突,而是插入操作与 Gap 锁冲突;
插入意向锁可以理解为是一个不阻拦插入操作的 Gap 锁,这样多个事务在索引的同一个范围上进行插入操作时,只要插入的记录本身不冲突,就可以并行操作,这样就提升了插入操作的并发性;

2.2 行级排它锁

2.2.1 记录锁(Record Lock)

加锁方式:select ... for update;
使用场景:
一种典型的场景就是先查询再修改的场景,比如:有一个账户表,账户余额在发生变动的时候要判断余额大小,必须有足够的余额才能往出转账,这是就需要排它锁来确保这两个操作是原子的,以免发生数据不一致的情况;
实例演示:
创建一个账户表

CREATE TABLE `account` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '',
  `balance` double NOT NULL DEFAULT 0.0,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

更新账户余额

-- 先查询
select balance from account where id = 1 for update;

-- 省略判断余额是否足够的过程

-- 再更新
update account set balance = balance - 10 where id = 1;

以上操作,如果查询语句不加锁,若查询后其他事务更改了余额,就可能造成数据不一致的情况,若查询语句使用共享锁,则在多个事务同时操作时可能造成死锁,因此,此处应该使用排它锁;

2.2.2 临键锁(Next-Key Lock)

临键锁是记录锁和 Gap 锁的组合,会同时在记录及记录的间隙上加锁,临键锁也是为了在 RR 隔离模式下防止幻读;

3、总结

  • InnoDB 的行锁都是在索引上实现的,加锁也是加到索引之上的;
  • Gap 锁 和 临键锁都是在 RR 隔离级别下才起作用;
  • 如果一个列上没有加索引,那么在该列上的更新或删除操作会导致全表扫描,并且导致 InnoDB 在所有记录上加锁,MySQL 针对这种情况做了优化,即:semi-consistent read;
  • 行锁分为行级共享锁和行级排它锁,其中,行级共享锁有:普遍行级共享锁、Gap 锁、插入意向锁,行级排它锁有:记录锁、临键锁,其中插入意向锁是一种特殊的 Gap 锁,临键锁是 Gap 锁和记录锁的组合;

4、参考资料

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