概述

定义

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。

举例

打个比方，我们到淘宝上买一件商品，商品只有一件库存，在你选中还没付完钱的时候，另一个人也选中了这件商品，那么如何解决商品的归属问题？
image.png
这里就需要使用到事务，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。

锁的分类

从操作的类型分

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相互影响。

写锁（排他锁）

当前写操作没有完成前，它会阻断其他写锁和读锁。

从操作的粒度分

表锁

开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定力度大，发生锁冲突概率高，并发度最低

行锁

开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度小，发生锁冲突的概率低，并发度高

页锁

开销和加锁速度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

三锁介绍

开销，加锁速度，死锁，粒度，并发性能，只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适

表锁（偏读）

特点

偏向MyISAM存储引擎，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

案例分析

  1. 建表sql：sql.txt 建表 mylock
  2. 几个关于锁的操作 ```sql 加锁： lock table 表名字 read(write), 表名字2 read(write), 其他; 解锁： unlock tables; 查看哪些表加锁： show open tables;

注：锁只有一把，若同时对book和mylock表加锁，其实是一把锁把两张表都锁定了， 所以要在一个命令中锁定两张表：lock table mylock read, book read；
如果分开写：lock table mylock read； locktable book read；则就只在book上加了锁

  2. 3. 双线程测试读锁性质
  4. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/22137958/1635816418242-1cc8ca61-c628-4865-8463-4972d9f4713b.png#clientId=uce3ea65c-483d-4&from=paste&id=ud1639263&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=1022&originWidth=1253&originalType=url&ratio=1&size=500773&status=done&style=shadow&taskId=u5a7affb4-a94d-499d-85cd-5f75871a58c)
  6. 4. 双线程测试写锁性质
  8. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/22137958/1635817095799-499da3a3-dd02-4176-a92f-db039358f075.png#clientId=uce3ea65c-483d-4&from=paste&id=u525fb66c&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=932&originWidth=964&originalType=url&ratio=1&size=340667&status=done&style=stroke&taskId=u169774c1-baf3-4f64-a199-960b8e0a17e)
  9. <a name="eiy8U"></a>
  10. ### 案例结论
  11. 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。
  13. MySQL的表级锁有两种模式：
  15. 1. 表共享读锁(Table Read Lock)
  16. 1. 表独占写锁(Table Write Lock)
  18. 对MyISAM表进行操作，会有以下情况：
  20. 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。
  21. 1. 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。
  23. **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。**
  24. <a name="NUgYQ"></a>
  25. ### 表锁分析
  27. 1. 使用命令查询分析
  28. ```sql
  29. 查看锁的状态：    show status like 'table_locks%';
  30. -----------------------------------------------------------------
  31. mysql>  show status like 'table_locks%';
  32. +-----------------------+-------+
  33. | Variable_name         | Value |
  34. +-----------------------+-------+
  35. | Table_locks_immediate | 170   |
  36. | Table_locks_waited    | 0     |
  37. +-----------------------+-------+
  38. -----------------------------------------------------------------
  39. 参数说明：
  40. 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 ;
  41. 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；
  1. Myisam要偏读不要偏写的原因：

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。

行锁（偏写）

特点

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：一是支持事务(TRANSACTION)；二是采用了行级锁。

关于行锁的复习

由于行锁支持“事务”，所以在此复习关于事务的知识

事务(Transaction）及其ACID属性

  • 事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，事务具有以下4个属性，通常简称为事务的ACID属性：
    1. 原子性(Atomicity）：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全都执行，要么全都不执行。
    2. 一致性（Consistent）：在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改，以保持数据的完整性;事务结束时，所有的内部数据结构〈如B树索引或双向链表）也都必须是正确的。
    3. 隔离性（lsolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的，反之亦然。
    4. 持久性（Durable）：事务完成之后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。

      并发事务处理带来的问题

  1. 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。
  2. 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。
  3. 不可重复读(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。
  4. 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里面新增的数据。这里的读并不是直接读出来，因为不可重复读级别已经让事务A无法读取到事务B新增的数据，但是事务B确实新增了数据，当我们再在事务A中插入相同主键数据时，就可以发现插入失败，检测到事务B新增的数据。幻读是在事务A插入事务B新增数据报错时体现出来。
  5. 事务的隔离级别

”脏读”、“不可重复读”和“幻读”，其实都是数据库读一致性问题，必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。
image.png
数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上“串行化”进行，这显然与“并发”是矛盾的。同时，不同的应用对读一致性和事务隔离程度的要求也是不同的，比如许多应用对“不可重复读”和“幻读”并不敏感，可能更关心数据并发访问的能力。
查看当前事务隔离级别：

mysql> show variables like 'tx_isolation';
+---------------+-----------------+
| Variable_name | Value           |
+---------------+-----------------+
| tx_isolation  | REPEATABLE-READ |                可重复读
+---------------+-----------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

案例分析

  1. 建表sql

sql.txt 建立表和索引

  1. 双线程测试行锁性质
    • 先关闭自动提交，手动用commit提交
    • 修改同一条数据时会阻塞，因为先修改的事务会对此行加上行锁

image.png

  • 测验可重复读，当左侧事务修改并提交后，右侧事务并不能立即查到，右侧事务会一直重复读初始数据，需要结束当前事务才可以查看到修改的数据
  • 行锁，读己之所写

image.png

  1. 索引失效行锁升级为表锁
    • 情况1：session-1，session-2分别对两不同行进行操作，互不影响。这是正常情况
    • 情况2：session-1，session-2分别对两不同行进行操作，但在session-1操作过程中导致索引失效，让行锁升级为表锁，继而导致session-2无法再对目标行就行修改。只有等到session-1commit之后才可以继续执行。 在下例中是mysql对sql中数据进行转型导致索引失效，从而导致行锁升级为表锁

索引失效导致行锁升级为表锁
image.png

  1. 间接锁
    • 什么是间隙锁：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）。
      - 这是为了保证数据的一致性，即使不存在记录，也要对间隙加锁，防止事务1在操作过程中，间隙被事务2修改。
    • 间隙锁的危害：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。所以，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. 面试：如何锁定一行？begin…commit
    • 查找到某一行并锁定。这和之前的双线程修改同一行导致线程2阻塞不同，这里是select找到后利用for update手动加上排他锁（若存在索引则是此排他锁是行锁），导致线程2阻塞；之前是线程1对要修改的行加上了行锁，导致线程2阻塞

image.png

案例结论

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MylISAM相比就会有比较明显的优势了。innodb为高并发而生！
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。

行锁分析

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

mysql> show status like 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+--------+
| Variable_name                 | Value  |
+-------------------------------+--------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0      |
| Innodb_row_lock_time          | 215922 |
| Innodb_row_lock_time_avg      | 21592  |
| Innodb_row_lock_time_max      | 51418  |
| Innodb_row_lock_waits         | 10     |
+-------------------------------+--------+
5 rows in set (0.00 sec)

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）
lnnodb_row_lock_waits（等待总次数）
lnnodb_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。        
=============使用show profile细致分析=====================

优化建议

  • 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。
  • 合理设计索引，尽量缩小锁的范围
  • 尽可能较少检索条件，避免间隙锁
  • 尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度
  • 尽可能低级别事务隔离

    页锁（了解）

    销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般。（了解一下即可）
    [

](https://blog.csdn.net/u011863024/article/details/115470147)