一起聊聊MYSQL中鎖的各種模式與類型

這篇文章為大家帶來了關於mysql中鎖的各種類型與模式的相關知識，希望對大家有幫助。

在日常開發工作中，我們幾乎需要天天與資料庫打交道，作為一個只會CRUD的SQL BOY，除了每天用mybatis-generator自動產生DAO層程式碼之外，我們幾乎不用去care資料庫中如何處理並發請求，但是突然某一天MYSQL資料庫告警了，出現了死鎖，我們的內心慌的一匹，不禁想問：這不就是個普通查詢嗎，咋還鎖起來了？

為了避免慌亂的表情被主管捕捉到，我們需要事先了解資料庫中到底有哪些鎖定。

在MySQL中，其實將鎖定分成了兩類：鎖定類型（lock_type）和鎖定模式（lock_mode）。

鎖類型所描述的鎖的粒度，也就是把鎖具體加在什麼地方；而鎖模式描述的是到底加的是什麼鎖，是讀鎖還是寫鎖。鎖模式通常和鎖類型結合使用。

按鎖定的模式分

讀取鎖定

#讀取鎖定，又叫共用鎖定/S鎖定/share locks 。

讀鎖是某個事務（例如事務A）在進行讀取操作（例如讀取一張表或讀取某一行）時創建出來的鎖，其他的事務可以並發地讀取這些數據（被加了鎖的），但是不能修改這些資料（除非持有鎖的用戶已經釋放鎖）。

事務A對資料加上讀鎖之後，其他事務依然可以對其添加讀鎖（共享），但是不能添加寫鎖。

在記錄上加讀鎖定

InnoDB支援表鎖和行鎖，在行（也就是記錄）上加鎖，並不是鎖住該筆記錄，而是在記錄對應的索引上加鎖。如果where條件中不走索引，則會對所有的記錄加鎖。

明確加鎖語句為：

注意：這裡所說的讀，是指當前讀，快照讀是無需加鎖的。普通select讀一般都是快照讀，除了select...lock in share mode這樣的明確加鎖語句下會變成當前讀，在InnoDB引擎的serializable級別下，普通select讀也會變成快照讀。

另外要注意，對於行鎖的加鎖過程分析，要根據事務隔離等級、是否使用索引（哪種類型的索引）、記錄是否存在等因素結合分析，才能判斷在哪裡加上了鎖。

innodb引擎中的加讀鎖定的幾種情況

普通查詢在隔離層級為 serializable 會為記錄加上S鎖定。但這也取決於場景：非事務讀取（auto-commit）在Serializable 隔離等級下，無需加鎖；

Serializable隔離等級時：如果查詢條件為唯一索引且是唯一等值查詢時：是在該筆記錄上加S鎖；非唯一條件查詢（查詢會掃描到多筆記錄時）：記錄本身記錄的間隙（需要具體分析間隙的範圍），加S鎖；

select … in share mode，會為記錄加S鎖，但是根據隔離等級的不同，加鎖的行為有所不同：

RC隔離等級：是在記錄上加S鎖。 RR/Serializable隔離等級：如果查詢條件為唯一索引且是唯一等值查詢時：是在該筆記錄上加S鎖；非唯一條件查詢（查詢會掃描到多筆記錄時）：記錄本身記錄的間隙（需要具體分析間隙的範圍），加上S鎖；

通常insert操作是不加鎖的，但如果在插入或更新記錄時，檢查到duplicate key（或者有一個被標記刪除的duplicate key），對於普通的insert/update，會加S鎖，而對於類似replace into或insert … on duplicate 這樣的SQL語句加的是X鎖。

insert … select 插入資料時，會對select 的表上掃描到的資料加上S鎖；

外鍵檢查：當我們刪除一條父表上的記錄時，需要去檢查是否有引用約束，這時候會掃描子表上對應的記錄，並加上S鎖定。

在表上加讀鎖定

表鎖定由 MySQL伺服器實現，無論儲存引擎是什麼，都可以使用表鎖定。一般在執行 DDL 語句時，譬如 ALTER TABLE 時就會對整個表格加鎖。執行 SQL 語句時，也可以明確地對某個表格加鎖。

給表明確加鎖語句為：

在使用MYISAM引擎時，通常我們不需要手動加鎖，因為MYISAM引擎會針對我們的sql語句會自動進行加鎖，整個過程不需要使用者乾預：

• 查詢語句（select）：會自動為涉及的表加讀鎖定；

• 更新語句（update、delete、insert）：會自動為涉及的表加上寫鎖定。

寫鎖定

寫鎖，排他鎖/X鎖/exclusive locks。寫鎖的阻塞性比讀鎖要嚴格的多，一個事務對資料添加寫鎖之後，其他的事務對該數據，既不能讀取也不能更改。

與讀取鎖定加鎖的範圍相同，寫入鎖定既可以加在記錄上，也可以加在表上。

在記錄上加上寫鎖定

在記錄上加寫鎖定，引擎需要使用InnoDB。

通常普通的select語句是不會加鎖的（隔離等級為Serializable除外），想要在查詢時加入排他鎖需要使用以下語句：

查詢時加寫鎖定：

與加讀鎖定相同，寫鎖定也是加在索引上的。

更新時加上寫入鎖定：

#在表格上加寫鎖定

明確給表加上寫鎖定的語句為：

當引擎選擇myisam時，insert/update/delete語句，會自動給該表加上排他鎖定。

讀寫鎖定相容性：

• 讀取鎖定是共用的，它不會阻塞其他讀鎖定，但會阻塞其他的寫入鎖定；

• 寫鎖是排他的，它會阻塞其他讀鎖和寫鎖；

• #總結：讀讀不互斥，讀寫互斥，寫寫互斥

意向鎖定

#意向鎖定是一種不與行級鎖定衝突的表格層級鎖定，表示表中的記錄所需要的鎖(S鎖或X鎖)的類型（其實就是告訴你，這張表中已經存在了行鎖（行鎖的類型），所以叫意向鎖）。 InnoDB支援多種粒度的鎖，允許行級鎖和表級鎖的共存。

意向鎖定分為：

意向共享鎖定(IS鎖定)：IS鎖定表示當前交易意圖在表中的行上設定共享鎖定

下面語句執行時會先取得IS鎖，因為這個操作在取得S鎖：取得S鎖：select ... lock in share mode

意向排它鎖(IX鎖)：IX鎖表示目前事務意圖在表中的行上設定排它鎖

下面語句執行時會先取得IX鎖，因為這個動作在取得X鎖：取得X鎖：select ... for update

交易要取得在某表上的S鎖和X鎖之前，必須先分別取得對應的IS鎖和IX鎖。

意向鎖有什麼作用呢：

如果另一個事務試圖在該表層級的共享鎖或排它鎖，則受到由第一個事務控制的表級意向鎖的阻塞。第二個交易在鎖定該表前不必檢查各個頁或行鎖​​，而只需檢查表上的意向鎖。

範例：表格test_user：

#交易A 取得了某一行的排他鎖，並未提交；

交易B 想要取得test_user 表的資料表共用鎖定；

因為共用鎖定與排他鎖定互斥，所以交易B 在試圖對test_user 表加上共用鎖定的時候，必須保證：

• 目前沒有其他交易持有users 資料表的排他鎖定（表排他鎖）。

• 目前沒有其他交易持有 users 表中任何一行的排他鎖定（行排他鎖）。

為了偵測是否符合第二個條件，交易 B 必須在確保 test_user表不存在任何排他鎖的前提下，去偵測表中的每一行是否存在排他鎖。很明顯這是一個效率很差的做法，但是有了意向鎖之後，情況就不一樣了：

因為此時事務A獲取了兩把鎖：users 表上的意向排他鎖與id為28 的資料行上的排他鎖。

交易B 想要取得test_user 表的共享鎖定：

交易B 只需要偵測交易A 是否持有test_user 表的意向排他鎖，就可以得知交易A 必然持有該表中某些資料行的排他鎖，那麼事務B 對test_users 表的加鎖請求就會被排斥（阻塞），從而無需去檢測表中的每一行資料是否存在排他鎖。

交易C 也想取得users 表中某一行的排他鎖：

• #交易C 偵測到交易A 持有test_user 表的意向排他鎖定；

• 意向鎖定之間並不互斥，所以交易C 取得到了test_user 表的意向排他鎖；

• 因為id 為31 的資料行上不存在任何排他鎖，最終事務C 成功取得到了該資料行上的排他鎖。

意向鎖與意向鎖之間是不互斥的，但是意向鎖與其他表鎖之間存在一定的相容互斥，具體如下：

意向鎖定之間的相容互斥性：

意向鎖定與普通的排他/ 共享鎖定互斥：

#自增鎖

我們在設計表結構的時候，通常會把主鍵設定成自增長（思考為什麼？）。

在InnoDB儲存引擎中，針對每個自增長的欄位都設定了一個自增長的計數器。我們可以執行下面的語句來得到這個計數器的當前值：

當我們進行插入操作的時候，該操作會根據這個自增長的計數器的當前值進行1操作，並賦予自增長的列，這個操作我們稱之為auto-inc Locking，也就是自增長鎖，這種鎖其實採用的是特殊的表鎖機制，如果insert操作出現在一個事務中，這個鎖是在insert操作完成之後立即釋放，而不是等待交易提交。

按鎖的型別分

全域鎖定

#所謂全域鎖，其實就是要為整個資料庫實例加鎖。

資料庫實例與資料庫是有所區別的：

資料庫，就是保存資料的倉庫，具體到mysql中，資料庫其實是一系列資料檔案集合（也就是我們通常所說的database，例如建立資料庫語句就是create database...）。

資料庫實例，是指存取資料庫的應用程序，在Mysql中，就是mysqld進程了。

簡單來理解，資料庫實例中包含了你所建立的各種資料庫。

如果為資料庫實例加上全域鎖定會導致整個庫處於唯讀狀態（這是非常危險的）。

一般來說，全域鎖定的典型使用場景是用於全庫備份，也就是把資料庫中所有的表都select出來。但要注意，讓整個庫都處於唯讀狀態，會導致一些嚴重的問題：

• #在主庫上加全域鎖，在加鎖期間，不能執行任何更新操作，業務基本上很多功能都不可用了；

• 在從庫上加全域鎖，在加鎖期間，不能執行主從同步，會導致主從同步延遲。

全域鎖定的加鎖語句是：

#解除全域鎖定的方法是：

• #斷開執行全域鎖定的session即可；

• ##執行解鎖sql語句：unlock tables;

如果需要個資料庫備份的話，可以使用官方自備的邏輯備份工具mysqldump。

既然已經有了dump工具，為什麼還需要 FTWRL 呢？一致性讀是好，但前提是引擎要支援這個隔離等級。比如，MyISAM 這種不支援事務的引擎。這時，我們就需要使用 FTWRL 指令了。

FTWRL 前有讀寫的話，FTWRL 都會等待讀寫執行完畢後才執行。

FTWRL 執行的時候要刷髒頁的資料到磁碟，因為要保持資料的一致性 ，所以執行FTWRL時候是所有交易都提交完畢的時候。

全域鎖的實作還是依賴元資料鎖的。

元資料鎖

元資料鎖（MetaData Lock），也叫MDL鎖，是用來保護元資料訊息，系統級的鎖無法主動控制。在MySQL5.5版本，開始引入MDL鎖定，主要是為了在並發環境下對DDL、DML同時操作下保持元資料的一致性。例如下面這種情況：

隔離等級：RR

如果沒有元資料鎖的保護，那麼交易2可以直接執行DDL操作，導致事務1出錯。 MYSQL5.5版本的時候加入 MDL 鎖，是為了保護這種情況的發生。由於事務1開啟了查詢，那麼獲得了元資料鎖，鎖的模式為MDL讀鎖，事務2要執行DDL，則需獲得MDL 寫鎖，由於讀寫鎖互斥，所以事務2需要等待事務1釋放掉讀鎖才能執行。

• 對錶中的記錄進行增刪改查（DML操作）的時候，自動加上MDL讀鎖定；

• 對錶的結構（DDL操作）進行修改的時候，自動加MDL寫鎖。

MDL鎖定的粒度

#MDL鎖定是Mysql伺服器層面中實現的，而不是在儲存引擎插件中實現。依照鎖定的範圍，MDL鎖定可以分為以下幾類：

MDL鎖定的模式

#頁級鎖定

#MySQL中鎖定粒度介於行級鎖定和表級鎖定中間的一種鎖定。表級鎖定速度快，但衝突多，行級衝突少，但速度慢。所以取了折衷的頁級，一次鎖定鄰近的一組記錄。不同的儲存引擎支援不同的鎖定機制。根據不同的儲存引擎，MySQL中鎖定的特性可以大致歸納如下：

#頁級鎖定是MySQL中比較獨特的一種鎖定級別，套用到BDB引擎，並發度一般，頁級鎖定的特點是鎖定顆粒度介於行級鎖定與表級鎖之間，所以獲取鎖定所需的資源開銷，以及所能提供的並發處理能力也同樣是介於上面二者之間。另外，頁級鎖定和行級鎖定一樣，會發生死鎖。

鎖定粒度大小比較：表級鎖定> 頁級鎖定>行級鎖定

表級鎖定

表鎖在上文我們已經介紹過，相較於行鎖的細粒度加鎖，表鎖是對整張表加鎖。由於是對整張表加鎖，就沒有行鎖的加鎖方式那麼複雜，所以加鎖比行鎖快，而且不會出現死鎖的情況（因為事務是一次性獲取想要加的表表鎖），但是表鎖也存在一些問題：鎖的範圍太大，在並發比較高的情況下，會導致搶鎖的衝突機率變高，這樣並發性能就大打折扣了。

表鎖的加鎖方式

#引擎選擇MYISAM時

MYISAM引擎只支援表鎖，不支援行鎖。

• 手動新增表格級鎖定的語句如下：

• 在使用MYISAM引擎時，通常我們不需要手動加鎖，因為MYISAM引擎會針對我們的sql語句會自動進行加鎖，整個過程不需要使用者乾預：

查詢語句（select）：會自動為涉及的表加讀鎖定；更新語句（update、delete、insert）：會自動為涉及的表加上寫入鎖定

引擎選擇InnoDB時

InnoDB引擎同時支援行級鎖定和表格級鎖定，預設為行級鎖定。

• 為InnoDB引擎的資料表手動加鎖，也同樣使用 lock table {tableName} read/write 語句進行讀取/寫入鎖定的新增。

除此之外，innodb也支援一種表級鎖定：意向鎖（上文已經介紹過）。

• 總的來說，InnoDB引擎的表格層級鎖定包含五種鎖定模式：

• #LOCK_IS：表格意圖讀取鎖定

• LOCK_IX：表格意圖寫入鎖定

• LOCK_S：表格讀取鎖定

LOCK_X：表格寫鎖定

LOCK_AUTO_INC：自增鎖

#行級鎖定
在撰寫業務程式碼的過程中，我們接觸最多的就是行級鎖了（表級鎖由於效能問題，一般不建議使用）。相較於表級鎖，行級鎖具有明顯的效能優勢：
衝突少：多執行緒中存取不同的記錄時只存在少量鎖定衝突；

#鎖定的粒度小：可以長時間鎖定單一的行，對其他的行沒有影響，所以並發度是最高的；

但是使用行鎖時，一旦稍不注意，是非常容易出現死鎖的（表鎖就不存在死鎖現象），所以使用行鎖需要注意加鎖的順序和鎖定的範圍。

###InnoDB的行鎖是透過對索引項目加鎖實現的，這表示只有透過索引查詢記錄時才會使用行鎖，如果不走索引查詢資料將使用表鎖，則效能會大打折扣。 ######要記住：行鎖也叫記錄鎖，記錄鎖都是加在索引上的。 ############where條件指定的是主鍵索引：則在主鍵索引上加鎖；############wehre條件指定的是二級索引：記錄鎖定不僅會加在這個二級索引上，還會加在這個二級索引所對應的叢集索引上；############where條件如果無法走索引：MySQL會給整張表所有資料行加記錄鎖，儲存引擎層將所有記錄傳回由MySQL服務端進行過濾。 ##################記錄鎖定：LOCK_REC_NOT_GAP（只鎖定記錄）############記錄鎖定是最簡單的行鎖定。例如在RR隔離等級時，執行 select * from t_user where id = 1 for update 語句時，實際上是對 id = 1 (這裡id為主鍵)這條記錄上鎖（鎖加在聚簇索引上）。 ###

記錄鎖永遠都是加在索引上的，就算一個表沒有建立索引，資料庫也會隱含的建立一個索引。如果 WHERE 條件中指定的欄位是個二級索引，那麼記錄鎖定不僅會加在這個二級索引上，還會加在這個二級索引所對應的叢集索引上。

注意，如果 SQL 語句無法使用​​索引時會走主索引實作全表掃描，這個時候 MySQL 會為整個表的所有資料行加上記錄鎖定。

如果一個 WHERE 條件無法透過索引快速過濾，儲存引擎層面就會將所有記錄加鎖後傳回，再由 MySQL Server 層進行過濾。在沒有索引時，不僅會消耗大量的鎖定資源，增加資料庫的開銷，而且極大的降低了資料庫的並發效能，所以說，更新作業一定要記得走索引（因為更新作業會加X鎖定）。

行級鎖的幾種類型：

間隙鎖：LOCK_GAP（只鎖間隙）

間隙鎖是一種區間鎖。鎖加在不存在的空閒空間上，或者兩個索引記錄之間，或者第一個索引記錄，或者最後一個索引之後的空間，用來表示只鎖住一段範圍（一般在進行範圍查詢時且隔離級別在RR或Serializable隔時）。

一般在RR隔離等級下會使用到GAP鎖定。使用GAP鎖，主要是為了防止幻讀產生，在被GAP鎖鎖住的區間，不允許插入資料或更新資料。

間隙鎖的產生條件：innodb的隔離等級為 Repeatable Read 或 Serializable。

間隙鎖定的作用範圍說明：

隔離等級：RR

#以Student表作為範例數據，id為主鍵， stu_code為學生編號，新增普通索引。

間隙鎖定區域定義：

根據檢索條件向左尋找最靠近的值A，作為左區間，向右尋找最靠近的值B，作為右區間，間隙鎖定為（ A，B）

向左找不到最近的值A，也是就無窮小，作為左區間，向右尋找最靠近的值B，作為右區間，間隙鎖為（無窮小，B）

向左找到最近的值A，作為左區間，向右尋找不到最近的值B，也就是無窮大，作為右區間，間隙鎖為（A，無窮大）

區間（A,B）範例：

事務1：

select * from student where stu_code = 4 for update

事務2：

insert into student vaues(2, 2, 'A')；
insert into student values(4, 5, 'B');

根據事務1的sql語句分析，間隙鎖的範圍是：stu_code = 4記錄是存在的，所以左區間為最近的索引值為stu_code = 3,右區間為最近的索引值為stu_code =7，所以間隙範圍為：（3，7），因此事務2的兩個insert 語句，一個在範圍外，一個在範圍內，在範圍外的能插入，而範圍內的則阻塞，所以（2，2, 'A'）能插入成功；（4，5, 'B'）插入阻塞。

區間（無窮小,B）範例：

交易1:

select * from student where stu_code = 1 for update

交易2:

insert into student vaues(2, 0, 'c')；
insert into student vaues(2, 2, 'r')；
insert into student vaues(5, 2, 'o')；

根據交易1的sql語句分析，間隙鎖的範圍是：stu_code = 1 是存在的，左邊最近沒有記錄，所以是左邊的無窮小，右邊最近的索引值為stu_code = 3，所以間隙鎖範圍為：（無窮小，3）。所以事務2的第一個和第二個insert sql語句執行被阻塞，是在間隙鎖範圍內的。第三個insert sql語句能執行成功，不在間隙鎖定範圍內。

區間（A,無窮大）範例：

交易1:

select * from student where stu_code = 7 for update

交易2:

insert into student vaues(2, 2, 'm')；
insert into student vaues(20, 22, 'j')；

根據交易1的sql語句分析，間隙鎖的範圍是：stu_code = 7 是存在的，左邊最近的索引值為stu_code = 4，而右邊是沒有索引值的，所以間隙鎖的範圍為：（4，無限大），第一個inset語句能執行成功，不在間隙範圍內；第二個insert語句執行被阻塞，是在間隙鎖範圍內的。

如果查詢語句在資料庫中沒有記錄，那該怎麼鎖呢？

以上是查詢是有記錄的，如果查詢語句在資料庫中沒有記錄，那該怎麼鎖呢？咱們繼續往下：

事務1：

update student set stu_name = '000' where stu_code = 10

交易2:

insert into student vaues(2, 2, 'm')；
insert into student vaues(20, 22, 'j')；

根據上面的執行語句是找不到記錄的，向左取最近的記錄（ 10，7，'小明'）作為左區間，即間隙鎖的範圍是：（7， 無窮大），第一個insert語句不在區間範圍內，能執行成功；第二個insert執行語句在區間內被阻塞，執行失敗。如果事務1的where 條件是大於10，也是向左找最近的記錄值作為左區間，所以間隙鎖的範圍也是：（7， 無窮大）

總結：間隙鎖產生的條件

RR/Serializable隔離等級下：Select ... Where...For Update 時：

#只使用唯一索引查詢，且只鎖定一筆記錄時，InnoDB會使用行鎖定。

只使用唯一索引查詢，但是檢索條件是範圍檢索，或是唯一檢索然而檢索結果不存在（試圖鎖住不存在的資料）時，會產生 Next-Key Lock。

使用普通索引檢索時，不管是何種查詢，只要加鎖，都會產生間隙鎖定。

同時使用唯一索引和普通索引時，由於資料行是優先根據普通索引排序，再根據唯一索引排序，所以也會產生間隙鎖定。

下一鍵鎖：LOCK_ORDINARY，也稱為Next-Key Lock

Next-Key鎖定是 record lock gap lock 的組合。和間隙鎖一樣，在 RC 隔離等級下沒有 Next-key 鎖（除非透過修改配置強制開啟），只有 RR/Serializable隔離等級才有。

MySQL InnoDB工作在可重複讀取隔離等級（RR）下，並且會以Next-Key Lock的方式對資料行進行加鎖，這樣可以有效防止幻讀的發生。 Next-Key Lock是行鎖定和間隙鎖定的組合，當InnoDB掃描索引記錄的時候，會先對索引記錄加上行鎖定（Record Lock），再對索引記錄兩邊的間隙加上間隙鎖定（Gap Lock）。加上間隙鎖之後，其他事務就不能在這個間隙修改或插入記錄。

當查詢的索引含有唯一屬性（唯一索引，主鍵索引）時，Innodb儲存引擎會對next-key lock進行最佳化，將其降為record lock，即僅鎖定索引本身，而不是範圍。

插入意圖鎖：LOCK_INSERT_INTENSION

#插入意圖鎖，插入記錄時使用，是一種特殊的間隙鎖。這個鎖表示插入的意向，只有在執行insert語句的時候才會有這個鎖。

假設有索引記錄的值分別是id = 1和id = 5（1到5之間沒有記錄），單獨的事務分別嘗試插入id = 2和id = 3，在獲得插入行的在排它鎖之前，每個事務都是用插入意圖鎖來鎖定1和5之間的空間，但不會互相阻塞。因為插入意向鎖之間是不會衝突的。

插入意向鎖定會跟間隙鎖定或Next-Key鎖定衝突：間隙鎖的作用是鎖住區間防止其他交易插入資料導致幻讀。

在上面的場景中，假設提前有事務A獲取了id 在（1，5）區間的間隙鎖，那麼事務B嘗試插入id = 2時，會先嘗試獲取插入意向鎖，但是由於插入意向鎖和間隙鎖衝突，導致插入失敗，也就避免了幻讀產生。

結語

MYSQL的鎖定機制非常複雜，在實際的開發工作中，對於隔離層級的設定都需要非常謹慎，例如RR等級會比RC等級多出一個間隙鎖，這可能會導致嚴重的效能問題。本文從鎖的模式和鎖的範圍對MYSQL鎖的分類進行了簡單介紹，希望我們在面向資料庫開發的過程中，能夠仔細分析研究我們的SQL語句是否合理（尤其需要注意是否會產生死鎖等問題）！

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以上是一起聊聊MYSQL中鎖的各種模式與類型的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！