30 | 答疑文章（二）：用动态的观点看加锁

林晓斌 2019-01-21

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讲述：林晓斌大小：14.36M时长：15:40

在第20和21篇文章中，我和你介绍了 InnoDB 的间隙锁、next-key lock，以及加锁规则。在这两篇文章的评论区，出现了很多高质量的留言。我觉得通过分析这些问题，可以帮助你加深对加锁规则的理解。

所以，我就从中挑选了几个有代表性的问题，构成了今天这篇答疑文章的主题，即：用动态的观点看加锁。

为了方便你理解，我们再一起复习一下加锁规则。这个规则中，包含了两个“原则”、两个“优化”和一个“bug”：

原则 1：加锁的基本单位是 next-key lock。希望你还记得，next-key lock 是前开后闭区间。

原则 2：查找过程中访问到的对象才会加锁。

优化 1：索引上的等值查询，给唯一索引加锁的时候，next-key lock 退化为行锁。

优化 2：索引上的等值查询，向右遍历时且最后一个值不满足等值条件的时候，next-key lock 退化为间隙锁。

一个 bug：唯一索引上的范围查询会访问到不满足条件的第一个值为止。

接下来，我们的讨论还是基于下面这个表 t：

CREATE TABLE t (

id int(11) NOT NULL,

c int(11) DEFAULT NULL,

d int(11) DEFAULT NULL,

PRIMARY KEY (id),

KEY c (c)

) ENGINE=InnoDB;

insert into t values(0,0,0),(5,5,5),

(10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25);

不等号条件里的等值查询

有同学对“等值查询”提出了疑问：等值查询和“遍历”有什么区别？为什么我们文章的例子里面，where 条件是不等号，这个过程里也有等值查询？

我们一起来看下这个例子，分析一下这条查询语句的加锁范围：

begin;

select * from t where id>9 and id<12 order by id desc for update;

利用上面的加锁规则，我们知道这个语句的加锁范围是主键索引上的 (0,5]、(5,10]和 (10, 15)。也就是说，id=15 这一行，并没有被加上行锁。为什么呢？

我们说加锁单位是 next-key lock，都是前开后闭区间，但是这里用到了优化 2，即索引上的等值查询，向右遍历的时候 id=15 不满足条件，所以 next-key lock 退化为了间隙锁 (10, 15)。

但是，我们的查询语句中 where 条件是大于号和小于号，这里的“等值查询”又是从哪里来的呢？

要知道，加锁动作是发生在语句执行过程中的，所以你在分析加锁行为的时候，要从索引上的数据结构开始。这里，我再把这个过程拆解一下。

如图 1 所示，是这个表的索引 id 的示意图。

图 1 索引 id 示意图

首先这个查询语句的语义是 order by id desc，要拿到满足条件的所有行，优化器必须先找到“第一个 id<12 的值”。

这个过程是通过索引树的搜索过程得到的，在引擎内部，其实是要找到 id=12 的这个值，只是最终没找到，但找到了 (10,15) 这个间隙。

然后向左遍历，在遍历过程中，就不是等值查询了，会扫描到 id=5 这一行，所以会加一个 next-key lock (0,5]。

也就是说，在执行过程中，通过树搜索的方式定位记录的时候，用的是“等值查询”的方法。

等值查询的过程

与上面这个例子对应的，是 @发条橙子同学提出的问题：下面这个语句的加锁范围是什么？

begin;

select id from t where c in(5,20,10) lock in share mode;

这条查询语句里用的是 in，我们先来看这条语句的 explain 结果。

图 2 in 语句的 explain 结果

可以看到，这条 in 语句使用了索引 c 并且 rows=3，说明这三个值都是通过 B+ 树搜索定位的。

在查找 c=5 的时候，先锁住了 (0,5]。但是因为 c 不是唯一索引，为了确认还有没有别的记录 c=5，就要向右遍历，找到 c=10 才确认没有了，这个过程满足优化 2，所以加了间隙锁 (5,10)。

同样的，执行 c=10 这个逻辑的时候，加锁的范围是 (5,10] 和 (10,15)；执行 c=20 这个逻辑的时候，加锁的范围是 (15,20] 和 (20,25)。

通过这个分析，我们可以知道，这条语句在索引 c 上加的三个记录锁的顺序是：先加 c=5 的记录锁，再加 c=10 的记录锁，最后加 c=20 的记录锁。

你可能会说，这个加锁范围，不就是从 (5,25) 中去掉 c=15 的行锁吗？为什么这么麻烦地分段说呢？

因为我要跟你强调这个过程：这些锁是“在执行过程中一个一个加的”，而不是一次性加上去的。

理解了这个加锁过程之后，我们就可以来分析下面例子中的死锁问题了。

如果同时有另外一个语句，是这么写的：

select id from t where c in(5,20,10) order by c desc for update;

此时的加锁范围，又是什么呢？

我们现在都知道间隙锁是不互锁的，但是这两条语句都会在索引 c 上的 c=5、10、20 这三行记录上加记录锁。

这里你需要注意一下，由于语句里面是 order by c desc， 这三个记录锁的加锁顺序，是先锁 c=20，然后 c=10，最后是 c=5。

也就是说，这两条语句要加锁相同的资源，但是加锁顺序相反。当这两条语句并发执行的时候，就可能出现死锁。

关于死锁的信息，MySQL 只保留了最后一个死锁的现场，但这个现场还是不完备的。

有同学在评论区留言到，希望我能展开一下怎么看死锁。现在，我就来简单分析一下上面这个例子的死锁现场。

怎么看死锁？

图 3 是在出现死锁后，执行 show engine innodb status 命令得到的部分输出。这个命令会输出很多信息，有一节 LATESTDETECTED DEADLOCK，就是记录的最后一次死锁信息。

图 3 死锁现场

我们来看看这图中的几个关键信息。

这个结果分成三部分：

(1) TRANSACTION，是第一个事务的信息；

(2) TRANSACTION，是第二个事务的信息；

WE ROLL BACK TRANSACTION (1)，是最终的处理结果，表示回滚了第一个事务。

第一个事务的信息中：

WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED，表示的是这个事务在等待的锁信息；

index c of table test.t，说明在等的是表 t 的索引 c 上面的锁；

lock mode S waiting 表示这个语句要自己加一个读锁，当前的状态是等待中；

Record lock 说明这是一个记录锁；

n_fields 2 表示这个记录是两列，也就是字段 c 和主键字段 id；

0: len 4; hex 0000000a; asc ;; 是第一个字段，也就是 c。值是十六进制 a，也就是 10；

1: len 4; hex 0000000a; asc ;; 是第二个字段，也就是主键 id，值也是 10；

这两行里面的 asc 表示的是，接下来要打印出值里面的“可打印字符”，但 10 不是可打印字符，因此就显示空格。

第一个事务信息就只显示出了等锁的状态，在等待 (c=10,id=10) 这一行的锁。

当然你是知道的，既然出现死锁了，就表示这个事务也占有别的锁，但是没有显示出来。别着急，我们从第二个事务的信息中推导出来。

第二个事务显示的信息要多一些：

“ HOLDS THE LOCK(S)”用来显示这个事务持有哪些锁；

index c of table test.t 表示锁是在表 t 的索引 c 上；

hex 0000000a 和 hex 00000014 表示这个事务持有 c=10 和 c=20 这两个记录锁；

WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED，表示在等 (c=5,id=5) 这个记录锁。

从上面这些信息中，我们就知道：

“lock in share mode”的这条语句，持有 c=5 的记录锁，在等 c=10 的锁；

“for update”这个语句，持有 c=20 和 c=10 的记录锁，在等 c=5 的记录锁。

因此导致了死锁。这里，我们可以得到两个结论：

由于锁是一个个加的，要避免死锁，对同一组资源，要按照尽量相同的顺序访问；

在发生死锁的时刻，for update 这条语句占有的资源更多，回滚成本更大，所以 InnoDB 选择了回滚成本更小的 lock in share mode 语句，来回滚。

怎么看锁等待？

看完死锁，我们再来看一个锁等待的例子。

在第 21 篇文章的评论区，@Geek_9ca34e 同学做了一个有趣验证，我把复现步骤列出来：

图 4 delete 导致间隙变化

可以看到，由于 session A 并没有锁住 c=10 这个记录，所以 session B 删除 id=10 这一行是可以的。但是之后，session B 再想 insert id=10 这一行回去就不行了。

现在我们一起看一下此时 show engine innodb status 的结果，看看能不能给我们一些提示。锁信息是在这个命令输出结果的 TRANSACTIONS 这一节。你可以在文稿中看到这张图片

图 5 锁等待信息

我们来看几个关键信息。

index PRIMARY of table test.t ，表示这个语句被锁住是因为表 t 主键上的某个锁。

lock_mode X locks gap before rec insert intention waiting 这里有几个信息：

insert intention 表示当前线程准备插入一个记录，这是一个插入意向锁。为了便于理解，你可以认为它就是这个插入动作本身。

gap before rec 表示这是一个间隙锁，而不是记录锁。

那么这个 gap 是在哪个记录之前的呢？接下来的 0~4 这 5 行的内容就是这个记录的信息。

n_fields 5 也表示了，这一个记录有 5 列：

0: len 4; hex 0000000f; asc ;; 第一列是主键 id 字段，十六进制 f 就是 id=15。所以，这时我们就知道了，这个间隙就是 id=15 之前的，因为 id=10 已经不存在了，它表示的就是 (5,15)。

1: len 6; hex 000000000513; asc ;; 第二列是长度为 6 字节的事务 id，表示最后修改这一行的是 trx id 为 1299 的事务。

2: len 7; hex b0000001250134; asc % 4;; 第三列长度为 7 字节的回滚段信息。可以看到，这里的 acs 后面有显示内容 (% 和 4)，这是因为刚好这个字节是可打印字符。

后面两列是 c 和 d 的值，都是 15。

因此，我们就知道了，由于 delete 操作把 id=10 这一行删掉了，原来的两个间隙 (5,10)、(10,15）变成了一个 (5,15)。

说到这里，你可以联合起来再思考一下这两个现象之间的关联：

session A 执行完 select 语句后，什么都没做，但它加锁的范围突然“变大”了；

第 21 篇文章的课后思考题，当我们执行 select * from t where c>=15 and c<=20 order by c desc lock in share mode; 向左扫描到 c=10 的时候，要把 (5, 10]锁起来。

也就是说，所谓“间隙”，其实根本就是由“这个间隙右边的那个记录”定义的。

update 的例子

看过了 insert 和 delete 的加锁例子，我们再来看一个 update 语句的案例。在留言区中 @信信 同学做了这个试验：

图 6 update 的例子

你可以自己分析一下，session A 的加锁范围是索引 c 上的 (5,10]、(10,15]、(15,20]、(20,25]和 (25,supremum]。

注意：根据 c>5 查到的第一个记录是 c=10，因此不会加 (0,5]这个 next-key lock。

之后 session B 的第一个 update 语句，要把 c=5 改成 c=1，你可以理解为两步：

插入 (c=1, id=5) 这个记录；

删除 (c=5, id=5) 这个记录。

按照我们上一节说的，索引 c 上 (5,10) 间隙是由这个间隙右边的记录，也就是 c=10 定义的。所以通过这个操作，session A 的加锁范围变成了图 7 所示的样子：

图 7 session B 修改后， session A 的加锁范围

好，接下来 session B 要执行 update t set c = 5 where c = 1 这个语句了，一样地可以拆成两步：

插入 (c=5, id=5) 这个记录；

删除 (c=1, id=5) 这个记录。

第一步试图在已经加了间隙锁的 (1,10) 中插入数据，所以就被堵住了。

小结

今天这篇文章，我用前面第 20和第 21 篇文章评论区的几个问题，再次跟你复习了加锁规则。并且，我和你重点说明了，分析加锁范围时，一定要配合语句执行逻辑来进行。

在我看来，每个想认真了解 MySQL 原理的同学，应该都要能够做到：通过 explain 的结果，就能够脑补出一个 SQL 语句的执行流程。达到这样的程度，才算是对索引组织表、索引、锁的概念有了比较清晰的认识。你同样也可以用这个方法，来验证自己对这些知识点的掌握程度。

在分析这些加锁规则的过程中，我也顺便跟你介绍了怎么看 show engine innodb status 输出结果中的事务信息和死锁信息，希望这些内容对你以后分析现场能有所帮助。

老规矩，即便是答疑文章，我也还是要留一个课后问题给你的。

上面我们提到一个很重要的点：所谓“间隙”，其实根本就是由“这个间隙右边的那个记录”定义的。

那么，一个空表有间隙吗？这个间隙是由谁定义的？你怎么验证这个结论呢？

你可以把你关于分析和验证方法写在留言区，我会在下一篇文章的末尾和你讨论这个问题。感谢你的收听，也欢迎你把这篇文章分享给更多的朋友一起阅读。

上期问题时间

我在上一篇文章最后留给的问题，是分享一下你关于业务监控的处理经验。

在这篇文章的评论区，很多同学都分享了不错的经验。这里，我就选择几个比较典型的留言，和你分享吧：

@老杨同志 回答得很详细。他的主要思路就是关于服务状态和服务质量的监控。其中，服务状态的监控，一般都可以用外部系统来实现；而服务的质量的监控，就要通过接口的响应时间来统计。

@Ryoma 同学，提到服务中使用了 healthCheck 来检测，其实跟我们文中提到的 select 1 的模式类似。

@强哥 同学，按照监控的对象，将监控分成了基础监控、服务监控和业务监控，并分享了每种监控需要关注的对象。

这些都是很好的经验，你也可以根据具体的业务场景借鉴适合自己的方案。

21人觉得很赞给文章提建议;)

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张创琦

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精选留言(81)

• 
  Ryoma
  置顶
  删除数据，导致锁扩大的描述：“因此，我们就知道了，由于 delete 操作把 id=10 这一行删掉了，原来的两个间隙 (5,10)、(10,15）变成了一个 (5,15)。”
  我觉得这个提到的(5, 10) 和 (10, 15)两个间隙会让人有点误解，实际上在删除之前间隙锁只有一个(10, 15)，删除了数据之后，导致间隙锁左侧扩张成了5，间隙锁成为了(5, 15)。
  作者回复: 嗯 所以我这里特别小心地没有写“锁“这个字。
  间隙 (5,10)、(10,15）是客观存在的。
  你提得也很对，“锁”是执行过程中才加的，是一个动态的概念。
  这个问题也能够让大家更了解我们标题的意思，置顶了哈 👍
  2019-01-22
  _6
  _114

• 
  令狐少侠
  置顶
  有个问题想确认下，在死锁日志里，lockmode X waiting是间隙锁+行锁，lock_mode X locks rec but not gap这种加but not gap才是行锁？
  老师你后面能说下group by的原理吗，我看目录里面没有
  作者回复: 对， 好问题
  lock_mode X waiting表示next-key lock；
  lock_mode X locks rec but not gap是只有行锁；
  还有一种 “locks gap before rec”，就是只有间隙锁；
  2019-01-22
  1
  _64

• 
  IceGeek17
  老师，新年好，有几个问题：
  问题一：
  对于文中的第一个例子（不等号条件里的等值查询），当试图去找 “第一个id<12的值”的时候，用的还是从左往右的遍历（因为用到了优化2），也就是说，当去找第一个等值的时候（通过树搜索去定位记录的时候），即使order by desc，但用的还是向右遍历，当找到了第一个等值的时候（例子中的id=15），然后根据order by desc，再向左遍历。
  是不是这么理解？
  问题二：
  对于第21讲的思考题， select * from t where c>=15 and c<=20 order by c desc lock in share mode， 老师已经给出了答案，我这里再详细理解一下：
  先定位索引c上最右边c=20的行，所以第一个等值查询会扫描到c=25，然后通过优化2，next-key lock退化为间隙锁，则会加上间隙锁（20，25），紧接着再向左遍历，会加 next-key lock (15, 20], (10, 15], 因为要扫描到c=10才停下来，所以也会加next-key lock (5,10]
  理解的是否正确？
  问题三：
  对于上面的问题二的sql，在索引c上，把（10，25）这段区间锁上就应该是完备的了，理论上（5，10]这段区间是否锁上对结果应该没有影响呀。
  是不是说MySQL就是这么实现的，next-key lock前开后闭，因为扫到了c=10，所以会加next-key lock (5,10]，这里MySQL的实现扩大了锁的区间范围，其实没有这个必要？
  另外，如果不加next-key lock (5,10]，是不是这里c=10还是应该要锁的，如果不锁可能被删除？
  作者回复: 1. 对的
  \2. 对的
  \3. “因为扫到了c=10，所以会加next-key lock (5,10]”， 对的。
  第二个“如果”，实现上并不是这样的，所以没法回答😆
  2019-02-11
  _7
  _44

• 
  Jason鹏
  最后一个update的例子，为没有加（0，5）的间隙呢？我理解应该是先拿c＝5去b+树搜索，按照间隙索最右原则，应该会加（0，5]的间隙，然后c＝5不满足大于5条件，根据优化2原则退化成（0，5）的间隙索，我是这样理解的
  作者回复: 根据c>5查到的第一个记录是c=10，因此不会加(0,5]这个next-key lock。
  你提醒得对，我应该多说明这句， 我加到文稿中啦👍
  2019-01-22
  4
  _31

• 
  ☞
  老师好：
  select from t where c>=15 and c<=20 order by c desc for update;
  为什么这种c=20就是用来查数据的就不是向右遍历
  select from t where c>=15 and c<=20 这种就是向右遍历
  怎么去判断合适是查找数据，何时又是遍历呢，是因为第一个有order by desc，然后反向向左遍历了吗？所以只需要[20,25)来判断已经是最后一个20就可以了是吧
  作者回复: 索引搜索就是 “找到第一个值，然后向左或向右遍历”，
  order by desc 就是要用最大的值来找第一个；
  order by就是要用做小的值来找第一个；
  “所以只需要[20,25)来判断已经是最后一个20就可以了是吧”，
  你描述的意思是对的，但是在MySQL里面不建议写这样的前闭后开区间哈，容易造成误解。
  可以描述为：
  “取第一个id=20后，向右遍历(25,25)这个间隙”
  2019-01-22
  
  __16

• 
  长杰
  老师，之前讲这个例子时，select from t where c>=15 and c<=20 order by c desc in share mode;
  最右边加的是 (20, 25)的间隙锁，
  而这个例子select from t where id>10 and id<=15 for update中，最右边加的是(15,20]的next-key锁，
  这两个查询为何最后边一个加的gap锁，一个加的next-key锁，他们都是<=的等值范围查询，区别在哪里？
  作者回复: select from t where c>=15 and c<=20 order by c desc in share mode;
  这个语句是根据 c=20 来查数据的，所以加锁(20,25]的时候，可以使用优化2；
  select from t where id>10 and id<=15 for update；
  这里的id=20，是用“向右遍历”的方式得到的，没有优化，按照“以next-key lock”为加锁单位来执行
  2019-01-22
  _8
  _15

• 
  Long
  感觉这篇文章以及前面加锁的文章，提升了自己的认知。还有，谢谢老师讲解了日志的对应细节……还愿了
  作者回复: 😆 👍
  2019-01-28
  
  __12

• 
  Geek8819
  老师，我记得之前你有说过范围查询第一次定位时用的等值查找。那select * from t where id >10 and id <= 15这条语句，首先用10去索引树查找。不应该加（5，10]这样一个记录锁么？
  2020-07-19
  
  __7

• 
  索旭东
  select * from t where id>10 and id<=15 for update;
  select c from t where c>5 lock in share mode;
  第一条的锁是(5,10),(10,15)
  第二个语句的锁是（5,10]….
  两个对比，感觉矛盾了呀，第二个语句给的理由是，大于5的第一个被访问到的记录是10，同样原理第一个语句访问的第一个记录不是应该是15吗？
  2020-03-04
  _3
  _7

• 
  长杰
  老师，还是select from t where c>=15 and c<=20 order by c desc in share mode与select from t where id>10 and id<=15 for update的问题，为何select from t where id>10 and id<=15 for update不能解释为：根据id=15来查数据，加锁(15, 20]的时候，可以使用优化2，
  这个等值查询是根据什么规则来定的？ 如果select from t where id>10 and id<=15 for update加上order by id desc是否可以按照id=15等值查询，利用优化2？多谢指教。
  作者回复: 1. 代码实现上，传入的就是id>10里面的这个10
  \2. 可以的，不过因为id是主键，而且id=15这一行存在，我觉得用优化1解释更好哦
  2019-01-22
  _1
  _7

• 
  长杰
  老师，select * from t where id>10 and id<=15 for update;这个语句持有的锁不应该是（5,10）（10,15]（15,20）吗？
  作者回复: 不是哦，这里第一个id>10找到的是(10,15)这个gap，并没有加（5,10），
  还有根据股则里面的“bug”，id=20也会被锁的，所以应该是（10,15]（15,20]
  2019-01-21
  
  __7

• 
  往事随风，顺其自然
  这么多加锁规则记不住
  作者回复: 练着练着，规则就忘记了，然后直接脑补执行流程，上结论
  2019-06-19
  
  __6

• 
  hal
  非常谢谢老师，专栏质量非常高，祝老师身体健康万事如意，因为内容写的太好了……很激动👍👍👍👍👍
  作者回复: 🤝🤝🤝🤝🤝
  2019-06-01
  
  __6

• 
  Justin
  想咨询一下 普通索引 如果索引中包括的元素都相同 在索引中顺序是怎么排解的呢 是按主键排列的吗 比如(name ,age ) 索引 name age都一样 那索引中会按照主键排序吗？
  作者回复: 会的
  2019-01-22
  
  __6

• 
  库淘淘
  对于问题 我理解是这样
  session 1：
  delete from t;
  begin; select * from t for update;
  session 2:
  insert into t values(1,1,1);发生等待
  show engine innodb status\G;
  …..
  ———- TRX HAS BEEN WAITING 5 SEC FOR THIS LOCK TO BE GRANTED:
  RECORD LOCKS space id 75 page no 3 n bits 72 index PRIMARY of table test.t trx id 752090 lock_mode X insert intention waiting
  Record lock, heap no 1 PHYSICAL RECORD: n_fields 1; compact format; info bits 0
  0: len 8; hex 73757072656d756d; asc supremum;;
  其中申请插入意向锁与间隙锁 冲突，supremum这个能否理解为 间隙右边的那个记录
  作者回复: 发现了👍🏿