MySQL锁问题

时间：2022-11-10 11:56:27

锁概述

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，除传统的计算机资源（如CPU、RAM、I/O等）的挣用外，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。

锁分类

从对数据操作的颗粒度分：
1）表锁：操作时，会锁定整个表
2）行锁：操作时，会锁定当前操作行
从对数据操作的类型分：
1）读锁（共享锁）：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响。
2）写锁（排它锁）：当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁。

MySQL锁

相对其他数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。下表中罗列出了各存储引擎对锁的支持情况。
MySQL锁问题
MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下：
MySQL锁问题
从上述特点可见，很难笼统的说哪种锁更好，只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适。仅从锁的角度来说，表级锁更适合以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如web应用；而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有并发查询的应用，如一些在线事物处理（OLTP）系统。

MyISAM表锁

MyISAM存储引擎只支持表锁，这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。

如何加表锁

MyISAM在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加锁，在执行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接LOCK TABLE命令给MyISAM表显式加锁。
显示加表锁语句：

加读锁：lock table table_name read;
加写锁：lock table table_name write;
# 解除所有锁
unlock tables;

读锁案例

1）准备环境（存储引擎设置为MyISAM）

# 创建demo数据库
create database test default charset=utf8mb4;

use test;

CREATE TABLE `country` (
  `country_id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `country_name` varchar(56) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`country_id`)
) ENGINE=myisam AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

INSERT INTO `country` VALUES (1, 'China');
INSERT INTO `country` VALUES (2, 'America');
INSERT INTO `country` VALUES (3, 'Japan');
INSERT INTO `country` VALUES (4, 'UK');

CREATE TABLE `city` (
  `city_id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `city_name` varchar(56) NOT NULL,
  `country_id` int(11) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`city_id`)
) ENGINE=myisam AUTO_INCREMENT=5 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

INSERT INTO `city`(`city_id`, `city_name`, `country_id`) VALUES (1, '西安', 1);
INSERT INTO `city`(`city_id`, `city_name`, `country_id`) VALUES (2, 'NewYork', 2);
INSERT INTO `city`(`city_id`, `city_name`, `country_id`) VALUES (3, '北京', 1);
INSERT INTO `city`(`city_id`, `city_name`, `country_id`) VALUES (4, '上海', 1);

2）client1端加读锁，client2端依然能够读取操作，此时client1端无法对加锁表进行写操作，对其他表无法进行读写操作；client2端可以对其他表进行读写操作，但不能对加锁表进行写操作会处于阻塞状态，等client1释放读锁后便可执行写入操作。

# 解除所有锁
unlock tables;

读锁（共享锁）：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响。
MySQL锁问题
client2端
MySQL锁问题

写锁案例

1）client1端加写锁，在client1可对当前表可进行读写操作。
写锁（排它锁）：当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁。
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2）client2端，在加锁表只能处于阻塞状态，只能等待client1端释放，其他未锁表可进行读写操作。
MySQL锁问题

MyISAM表锁小结

锁模式的相互兼容性如表中所示：
MySQL锁问题
由上表可见：
1）对MyISAM表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；
2）对MyISAM表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；
此外，MyISAM的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主的表存储引擎的原因。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，从而造成永远阻塞。

查看锁的争用情况

show open tables;

MySQL锁问题
MySQL锁问题
In_use：表示当前被查询使用的次数。如果该数为零，则表是打开的，但是当前没被使用。
Name_locked：表示是否被锁定。名称锁定用于取消表或对表进行重命名等操作。

show status like 'Table_locks%';

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Table_locks_immediate：值的是能够立即获得表级锁的次数，每立即获取锁，值加1。
Table_locks_waited：指的是不能立即获得表级锁而需要等待的次数，每等待一次，该值加1，此值越高说明存在着较为严重的表级锁争抢情况。

InnoDB锁问题

行锁介绍

行锁特点：偏向InnoDB存储引擎，开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定颗粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度也最高。
InnoDB与MyISAM的最大不同有两点：一是支持事物；而是采用行级锁。

并发事物处理带来的问题

MySQL锁问题

事物隔离级别

为了解决上述提到的事物并发问题，数据库提供一定的事物隔离机制来解决这个问题。数据库的事物隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事物隔离实质上就是使用事物在一定程度上的“串行化”进行，这显然与“并发”是矛盾的。
数据库的隔离级别有4个，由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable，这四个级别可以逐个解决脏写，脏读、不可重复读、幻读这几类问题。
MySQL锁问题
备注：✔代表可以出现，x代表不会出现。
MySQL的数据库默认隔离级别为Repeatable read，查看方式：

show variables like "tx_isolation";

MySQL锁问题

InnoDB的行锁模式

InnoDB实现了以下两种类型的锁。
1）共享锁（S）：又称为读锁，简称S锁，共享锁就是多个事物对于同一数据可以共享一把锁，都能访问到数据，但是只能读不能修改。
2）排他锁（X）：又称为写锁，简称X锁，排他锁就是不能与其他锁并存，如一个事物获取了一个数据行的排他锁，其他事物就不能获取该行的其他锁，包括共享锁和排他锁，但是获取排他锁的事物是可以对数据行读写和修改。
对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X）：
对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；
可以通过以下语句显示给记录集加共享锁和排他锁。

1）共享锁（S）：select * from table_name where ... lock in share mode
2）排他锁（X）：select * from table_name where ... for update

案例准备工作

# 创建demo数据库
create database demo default charset=utf8mb4;


CREATE TABLE `country` (
  `country_id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `country_name` varchar(56) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`country_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

INSERT INTO `country` VALUES (1, 'China');
INSERT INTO `country` VALUES (2, 'America');
INSERT INTO `country` VALUES (3, 'Japan');
INSERT INTO `country` VALUES (4, 'UK');

CREATE TABLE `city` (
  `city_id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `city_name` varchar(56) NOT NULL,
  `country_id` int(11) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`city_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=5 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

INSERT INTO `city`(`city_id`, `city_name`, `country_id`) VALUES (1, '西安', 1);
INSERT INTO `city`(`city_id`, `city_name`, `country_id`) VALUES (2, 'NewYork', 2);
INSERT INTO `city`(`city_id`, `city_name`, `country_id`) VALUES (3, '北京', 1);
INSERT INTO `city`(`city_id`, `city_name`, `country_id`) VALUES (4, '上海', 1);

#关闭事物自动提交
set autocommit=0;

1）client1在更新时采用的是排他锁
此时修改同一条后的数据在client2中并未读取到，两个事物之间是隔离的，当client1提交后，client2就处于非阻塞状态，便会执行update语句
MySQL锁问题
2）client2处于等待状态，等待client1提交commit才会执行
当client1提交事物后，client2开始执行事物，当client2也进行commit提交后，在client1还是未读取到该剧，需要client1再次进行commit才会读取到。
MySQL锁问题

无索引行锁升级为表锁

如果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，实际效果跟表锁一样。
查看当前表的索引：

show index from city;

1）client1使用了无索引行导致行锁升级为表锁
MySQL锁问题
2）client2处理其他行数据此时处于等待状态，此时以由行锁转变为表锁
MySQL锁问题

间隙锁危害

当我们用范围条件，而不是使用相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据进行加锁；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）。
1）client1更新city_id<3的数据，此时city_id=2的数据是不存在的，但是会给它也加上锁
MySQL锁问题
2）client2在插入city_id=2的数据时会处于阻塞状态
MySQL锁问题

InnoDB行锁争用情况

show status like 'innodb_row_lock%';

MySQL锁问题

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
Innodb_row_lock_time_avg 每次等待所花费平均时长
Innodb_row_lock_time_max 从系统启动到现在等待最长的一次所花的时间
Innodb_row_lock_waits 系统启动后到现在总共等待的次数

当等待的次数很高，而且每次等待的时长也不小的时候，我们就需要分析系统中为什么会有如此多的等待，然后根据分析结果着手制定优化计划。

InnoDB锁小结

InnoDB存储引擎由于实现了行级锁定，虽然在锁定机制的实现方面带来了性能损耗可能比表锁会更高一些，但是在整体并发处理能力方面要远远高于由MyISAM的表锁的。当系统并发量较高的时候，InnoDB的整体性能和MyISAM相比就会有比较明显的优势。
但是，InnoDB的行级锁同样也有脆弱的一面，当我们使用不当的时候，可能会让InnoDB的整体性能表现不仅不能比MyISAM高，甚至可能会更差。
优化建议：
1）尽可能让所有数据检索都能通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁
2）合理设计索引，尽量缩小锁的范围
3）尽可能减少索引条件，及索引范围，避免间隙锁
4）尽量控制事物大小，减少锁定资源量和时间长度
5）尽可能使用低级别事物隔离（但是需要业务层面满足需求）

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