一 概述

1.1 定义

1）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。
2）在数据库中，除传统的计算资源（如CPU、RAM、I/O等）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。
3）打个比方，我们到淘宝上买一件商品，商品只有一件库存，这个时候如果还有另一个人买，那么如何解决是你买到还是另一个人买到的问题？ 这里肯定要用到事务，我们先从库存表中取出物品数量，然后插入订单，付款后插入付款表信息，然后更新商品数量。在这个过程中，使用锁可以对有限的资源进行保护，解决隔离和并发的矛盾。

1.2 锁的分类

1） 从数据操作的类型分（读/写）

  • 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
  • 写锁（排它锁）：当前的写操作没有完成前，它会阻断其他写锁和读锁

2）从对数据操作的粒度分
为了尽可能提高数据库的并发度，每次锁定的数据范围越小越好，理论上每次只锁定当前操作的数据的方案会得到最大的并发度，但是管理锁是很耗资源的事情（涉及获取，检查，释放锁等动作），因此数据库系统需要在高并发响应和系统性能两方面进行平衡，这样就产生了“锁粒度（Lock granularity）”的概念。
一种提高共享资源并发发性的方式是让锁定对象更有选择性。尽量只锁定需要修改的部分数据，而不是所有的资源。更理想的方式是，只对会修改的数据片进行精确的锁定。任何时候，在给定的资源上，锁定的数据量越少，则系统的并发程度越高，只要相互之间不发生冲突即可。

  • 行锁
  • 表锁

    二 行表页锁

    2.1 表锁（偏读）

    1）特点：偏向MyISAM引擎，开销小，加锁快；无死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低

    2.1.1 建表语句

    ```sql create table mylock( id int not null primary key auto_increment, name varchar(20) )engine myisam; insert into mylock(name) values(‘a’); insert into mylock(name) values(‘b’); insert into mylock(name) values(‘c’); insert into mylock(name) values(‘d’); insert into mylock(name) values(‘e’);

【手动增加表锁】

lock table tableName1 read(write),tableName2 read(write),其它;

【查看表上加过的锁】

show open tables;

【释放表锁】

unlock tables;

  1. <a name="XeRyB"></a>
  2. ### 2.1.2 加读锁
  3. ```sql
  4. # 1、为mylock表加一个读锁
  5. lock table mylock read;
  6. # 2、当前会话可以查询当前表的数据，其他会话也可以查询到当前表的数据
  7. select * from mylock;
  8. # 2.1、但是当前会话不能查询其他表的数据
  9. select * from other_tb; 
  10. # 3、当前会话更新，插入当前表时会提示错误；其他会话更新和插入当前表时会一直在等待，直接获取到锁
  11. update mylock set name='lz' where id = 1;
  12. # 4、释放锁
  13. unlock tables;

2.1.3 加写锁

  1. # 1、为mylock表加一个写锁
  2. lock table mylock write
  3. # 2、当前session对锁定表的查询+更新+插入操作都可以执行，其他session对锁定表的查询被阻塞，需要等待锁被释放
  4. select * from mylock;
  5. # 3、释放锁
  6. unlock tables;

2.1.4 结论分析

（1）MyISAM在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行增删改操作前，会自动给涉及的表加写锁。
（2）MySQL的表级锁有两种模式：

  • 表共享读锁（Table Read Lock）
  • 表独占写锁（Table Write Lock） | 锁类型 | 可否兼容 | 读锁 | 写锁 | | :—-: | :—-: | :—-: | :—-: | | 读锁 | 是 | 是 | 否 | | 写锁 | 是 | 否 | 否 |

（3）结论
结合上表，所以对MyISAM表进行操作，会有以下情况：
1、对MyISAM表的读操作（加读锁），不会阻塞其他进程对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求。只有当读锁释放后，才会执行其它进程的写操作。
2、对MyISAM表的写操作（加写锁），会阻塞其他进程对同一表的读和写操作，只有当写锁释放后，才会执行其它进程的读写操作。
简而言之，就是读锁会阻塞写，但是不会堵塞读。而写锁则会把读和写都堵塞。

2.1.5 表锁分析

  1. # 1、查看哪些表被加锁了
  2. show open tables;
  3. # 2、分析表锁，可以通过检查table_locks_waited和table_locks_immediate 状态变量来分析系统上的表锁
  4. show status like 'table%';

1）这里有两个状态变量记录MySQL内部表级锁定的情况，两个变量说明如下：

  • Table_locks_immediate：产生表级锁定的次数，表示可以立即获取锁的查询次数，每立即获取锁值加1。
  • Table_locks_waited：出现表级锁定争用而发生等待的次数(不能立即获取锁的次数，每等待一次锁值加1)，此值高则说明存在着较严重的表级锁争用情况。

2）此外，Myisam的读写锁调度是写优先，这也是myisam不适合做写为主表的引擎。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。

2.2 行锁（偏写）

1）偏向InnoDB存储引擎，开销大，加锁慢，会出现死锁，锁定粒度最小，发生锁的冲突的概率最低。并发度也最高。
2）InnoDB和MyISAM 的最大不同有两点：一是支持事务，二是采取了行级锁。

2.2.1 支持事务

1）事务的ACID属性
2）并发事务处理带来的问题

  • 更新丢失（Lost Update）：当两个或多个事务选择同一行，然后基于最初选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题－－最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。例如，两个程序员修改同一java文件。每程序员独立地更改其副本，然后保存更改后的副本，这样就覆盖了原始文档。最后保存其更改副本的编辑人员覆盖前一个程序员所做的更改。如果在一个程序员完成并提交事务之前，另一个程序员不能访问同一文件，则可避免此问题。
  • 脏读（Dirty Reads）： 一个事务正在对一条记录做修改，在这个事务完成并提交前，这条记录的数据就处于不一致状态；这时，另一个事务也来读取同一条记录，如果不加控制，第二个事务读取了这些“脏”数据，并据此做进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象地叫做”脏读”。 一句话：事务A读取到了事务B已修改但尚未提交的的数据，还在这个数据基础上做了操作。此时，如果B事务回滚，A读取的数据无效，不符合一致性要求。
  • 不可重读（Non-Repeatable Reads）：一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了！这种现象就叫做“不可重复读”。 一句话：事务A读取到了事务B已经提交的修改数据，不符合隔离性。
  • 幻读（Phantom Reads）：一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据，这种现象就称为“幻读”。 一句话：事务A读取到了事务B体提交的新增数据，不符合隔离性。多说一句：幻读和脏读有点类似，脏读是事务B里面修改了数据，幻读是事务B里面新增了数据。

    2.2.2 案例分析

    1）建表语句 ```sql create table test_innodb_lock (a int(11),b varchar(16))engine=innodb;

insert into test_innodb_lock values(1,’b2’); insert into test_innodb_lock values(3,’3’); insert into test_innodb_lock values(4,’4000’); insert into test_innodb_lock values(5,’5000’); insert into test_innodb_lock values(6,’6000’); insert into test_innodb_lock values(7,’7000’); insert into test_innodb_lock values(8,’8000’); insert into test_innodb_lock values(9,’9000’); insert into test_innodb_lock values(1,’b1’);

create index test_innodb_a_ind on test_innodb_lock(a); create index test_innodb_lock_b_ind on test_innodb_lock(b); select * from test_innodb_lock;

  1. 2）行锁演示
  2. ```sql
  3. # 1、更新但是不提交，如果其他会话更新同一条数据，那么将会被阻塞
  4. set autocommit = 0;
  5. update test_innodb_lock set b = '1000' where a = '1'
  6. # 2、提交更新，此时其他的会话才能成功更新数据
  7. commit

3）行锁升级为表锁

  1. # 1、正常情况下，会话1更新a=1的行，会话2更新a=2的行，两者互不关联
  2. update test_innodb_lock set b = '10' where b = 1000;
  3. update test_innodb_lock set b = '20' where a = '2'; # 这个是会话2
  4. # 2、如果在字段b上建立了索引，但是b没加单引号导致索引失效，这时候，行锁升级为表锁，那么会话2的更新操作会被阻塞
  5. # 2.1、只有等会话1更新完之后，会话2才能更新执行

4）间隙锁的危害

  • 当我们用范围条件而不是相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引项加锁；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）。

  • 因为Query执行过程中通过过范围查找的话，他会锁定整个范围内所有的索引键值，即使这个键值并不存在。间隙锁有一个比较致命的弱点，就是当锁定一个范围键值之后，即使某些不存在的键值也会被无辜的锁定，而造成在锁定的时候无法插入锁定键值范围内的任何数据。在某些场景下这可能会对性能造成很大的危害。

    2.2.3 案例结论

    1）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所带来的性能损耗可能比表级锁定会要更高一些，但是在整体并发处理能力方面要远远优于MyISAM的表级锁定的。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了。
    2）但是，Innodb的行级锁定同样也有其脆弱的一面，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。

    2.2.4 行锁分析

    1）如何分析行锁定
    通过检查InnoDB_row_lock状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况

    1. mysql>show status like 'innodb_row_lock%';

    2）对各个状态量的说明如下：

  • 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：每次等待所花平均时间
  • Innodb_row_lock_time_max：从系统启动到现在等待最常的一次所花的时间
  • Innodb_row_lock_waits：系统启动后到现在总共等待的次数

对于这5个状态变量，比较重要的主要是

  • Innodb_row_lock_time_avg（等待平均时长）
  • Innodb_row_lock_waits（等待总次数）
  • Innodb_row_lock_time（等待总时长）这三项

尤其是当等待次数很高，而且每次等待时长也不小的时候，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指定优化计划。
3）优化建议
（1）尽可能让所有数据检索都通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁
（2）合理涉及索引，尽量缩小锁的范围
（3）尽可能减少检索条件，避免间隙锁
（4）尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度
（5）尽可能低级别事务隔离

2.3 页锁

1）开销和加锁时间介于表锁和行锁之间，会出现死锁；锁定粒度介于表锁和行锁之间，并发度一般。
2）不需要深入，了解一下即可。