MySQL的行锁是在引擎层由各个引擎自己实现的。
但并不是所有的引擎都支持行锁，比如MyISAM引擎不支持行锁，这意味着并发控制只能使用表锁，对于这种引擎的表，同一张表上任何时刻只能有一个更新在执行，这就会影响到业务并发度。

我们今天就主要来聊聊InnoDB的行锁，以及如何通过减少锁冲突来提升业务并发度。

从两阶段锁说起

  1. 例子引入两阶段锁

在下面的操作序列中，事务B的update语句执行时会是什么现象呢？假设字段id是表t的主键。
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这个问题的结论取决于事务A在执行完两条update语句后，持有哪些锁，以及在什么时候释放。
你可以验证一下：实际上事务B的update语句会被阻塞，直到事务Acommit后，事务B才能继续执行。
知道了这个答案，你一定知道了事务A持有的两个记录的行锁，都是在commit的时候才释放的。

也就是说，在InnoDB事务中，行锁是在需要的时候才加上的，但并不是不需要了就立刻释放，而是要等到事务结束时才释放。这个就是两阶段锁协议。

  1. 两阶段锁的应用

知道了这个设定，对我们使用事务有什么帮助呢？那就是，如果你的事务中需要锁多个行，要把最可能造成锁冲突、最可能影响并发度的锁尽量往后放。我给你举个例子。

假设你负责实现一个电影票在线交易业务，顾客A要在影院B购买电影票。这个业务涉及到以下操作：

  1. 从顾客A账户余额中扣除电影票价；
  2. 给影院B的账户余额增加这张电影票价；
  3. 记录一条交易日志。

为保证交易的原子性，要把这三个操作放在一个事务中。怎样安排这三个语句在事务中的顺序呢？

如果同时顾客C要在影院B买票，那这两个事务冲突的就是语句2了。因为它们需要修改同一行数据。

  • 根据两阶段锁协议，不论你怎样安排语句顺序，所有的操作需要的行锁都是在事务提交的时候才释放的。所以，如果你把语句2安排在最后，比如按照3、1、2这样的顺序，那么影院账户余额这一行的锁时间就最少。这就最大程度地减少了事务之间的锁等待，提升了并发度。

好了，现在由于你的正确设计，影院余额这一行的行锁在一个事务中不会停留很长时间。但是，这并没有完全解决你的困扰。

如果这个影院做活动，可以低价预售一年内所有的电影票，而且这个活动只做一天。于是在活动时间开始的时候，你的MySQL就挂了。你登上服务器一看，CPU消耗接近100%，但整个数据库每秒就执行不到100个事务。这是什么原因呢？

这里，我就要说到死锁和死锁检测了。

死锁和死锁检测

当并发系统中不同线程出现循环资源依赖，涉及的线程都在等待别的线程释放资源时，就会导致这几个线程都进入无限等待的状态，称为死锁。这里我用数据库中的行锁举个例子。
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当出现死锁以后，有两种策略：

  1. 直接进入等待，直到超时。这个超时时间可以通过参数innodb_lock_wait_timeout来设置。
  2. 主动死锁检测。发起死锁检测，发现死锁后，主动回滚死锁链条中的某一个事务，让其他事务得以继续执行。将参数innodb_deadlock_detect设置为on（默认on），表示开启这个逻辑。

主动死锁检测在发生死锁的时候，是能够快速发现并进行处理的，但是它也是有额外负担的。
你可以想象一下这个过程：每当一个事务被锁的时候，就要看看它所依赖的线程有没有被别人锁住，如此循环，最后判断是否出现了循环等待，也就是死锁。

那如果是我们上面说到的所有事务都要更新同一行的场景呢？

  • 每个新来的被堵住的线程，都要判断会不会由于自己的加入导致了死锁，这是一个时间复杂度是O(n)的操作。假设有1000个并发线程要同时更新同一行，那么死锁检测操作就是100万这个量级的。虽然最终检测的结果是没有死锁，但是这期间要消耗大量的CPU资源。
  • 因此，你就会看到CPU利用率很高，但是每秒却执行不了几个事务。

综上讨论：怎么解决由这种热点行更新导致的性能问题？症结在于，死锁检测耗费大量的CPU资源。

  1. 如果你能确保这个业务一定不会出现死锁，可以临时把死锁检测关掉。但是这种操作本身带有一定的风险，因为业务设计的时候一般不会把死锁当做一个严重错误，毕竟出现死锁了，就回滚，然后通过业务重试一般就没问题了，这是业务无损的。而关掉死锁检测意味着可能会出现大量的超时，这是业务有损的。
  2. 控制并发度。根据上面的分析，你会发现如果并发能够控制住（比如同一行同时最多只有10个线程在更新），那么死锁检测的成本很低，就不会出现这个问题。一个直接的想法就是，在客户端做并发控制。但是这个方法不太可行，因为客户端很多。我见过一个应用，有600个客户端，这样即使每个客户端控制到只有5个并发线程，汇总到数据库服务端以后，峰值并发数也可能要达到3000。

因此，这个并发控制要做在数据库服务端。如果你有中间件，可以考虑在中间件实现；如果你的团队有能修改MySQL源码的人，也可以做在MySQL里面。基本思路就是，对于相同行的更新，在进入引擎之前排队。这样在InnoDB内部就不会有大量的死锁检测工作了。

  1. 如果团队里没有数据库方面的专家，不能实现这样的方案，能不能从设计上优化这个问题呢？

    你可以考虑通过将一行改成逻辑上的多行来减少锁冲突。

    还是以影院账户为例，可以考虑放在多条记录上，比如10个记录，影院的账户总额等于这10个记录的值的总和。这样每次要给影院账户加金额的时候，随机选其中一条记录来加。这样每次冲突概率变成原来的1/10，可以减少锁等待个数，也就减少了死锁检测的CPU消耗。

这个方案看上去是无损的，但其实这类方案需要根据业务逻辑做详细设计。如果账户余额可能会减少，比如退票逻辑，那么这时候就需要考虑当一部分行记录变成0的时候，代码要有特殊处理。

总结

  1. 介绍了MySQL的行锁，涉及了两阶段锁协议、死锁和死锁检测这两大部分内容。

其中，我以两阶段协议为起点，和你一起讨论了在开发的时候如何安排正确的事务语句。

  • 这里的原则/我给你的建议是：如果你的事务中需要锁多个行，要把最可能造成锁冲突、最可能影响并发度的锁的申请时机尽量往后放。

但是，调整语句顺序并不能完全避免死锁。所以我们引入了死锁和死锁检测的概念，以及提供了三个方案，来减少死锁对数据库的影响。减少死锁的主要方向，就是控制访问相同资源的并发事务量。

思考

如果你要删除一个表里面的前10000行数据，有以下三种方法可以做到：

  • 第一种，直接执行delete from T limit 10000;
  • 第二种，在一个连接中循环执行20次 delete from T limit 500;
  • 第三种，在20个连接中同时执行delete from T limit 500。

你会选择哪一种方法呢？为什么呢？

第二种方式是相对较好的。
第一种方式：单个语句占用时间长，锁的时间也比较长；而且大事务还会导致主从延迟。
第三种方式：会人为造成锁冲突。