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1.1 鎖概述

鎖是計算機協調多個進程或線程并發訪問某一資源的機制（避免爭搶）。

在數據庫中，除傳統的計算資源（如 CPU、RAM、I/O 等）的爭用以外，數據也是一種供許多用戶共享的資源。如何保證數據并發訪問的一致性、有效性是所有數據庫必須解決的一個問題，鎖沖突也是影響數據庫并發訪問性能的一個重要因素。從這個角度來說，鎖對數據庫而言顯得尤其重要，也更加復雜。

1.2 鎖分類

從對數據操作的粒度分：

1）表鎖：操作時，會鎖定整個表。

2）行鎖：操作時，會鎖定當前操作行。

從對數據操作的類型分：

1）讀鎖（共享鎖）：針對同一份數據，多個讀操作可以同時進行而不會互相影響。

2）寫鎖（排它鎖）：當前操作沒有完成之前，它會阻斷其他寫鎖和讀鎖。

1.3 MySQL 鎖

相對其他數據庫而言，MySQL的鎖機制比較簡單，其最顯著的特點是不同的存儲引擎支持不同的鎖機制。下表中羅列出了各存儲引擎對鎖的支持情況：

MySQL這3種鎖的特性可大致歸納如下：

從上述特點可見，很難籠統地說哪種鎖更好，只能就具體應用的特點來說哪種鎖更合適！僅從鎖的角度來說：表級鎖更適合于以查詢為主，只有少量按索引條件更新數據的應用，如Web 應用；而行級鎖則更適合于有大量按索引條件并發更新少量不同數據，同時又有并查詢的應用，如一些在線事務處理（OLTP）系統。

1.2 MyISAM 表鎖

MyISAM 存儲引擎只支持表鎖，這也是MySQL開始幾個版本中唯一支持的鎖類型。

1.2.1 如何加表鎖

MyISAM 在執行查詢語句（SELECT）前，會自動給涉及的所有表加讀鎖，在執行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT 等）前，會自動給涉及的表加寫鎖，這個過程并不需要用戶干預，因此，用戶一般不需要直接用 LOCK TABLE 命令給 MyISAM 表顯式加鎖。

顯示加表鎖語法：

create database demo_03 default charset=utf8mb4;
?
use demo_03;
?
CREATE TABLE `tb_book` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  `publish_time` DATE DEFAULT NULL,
  `status` CHAR(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
?
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'JAVA編程思想','2088-08-01','1');
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'solr編程思想','2088-08-08','0');
?
?
?
CREATE TABLE `tb_user` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
?
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'令狐沖');
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'田伯光');
?

1.2.2 讀鎖案例

準備環境

create database demo_03 default charset=utf8mb4;
?
use demo_03;
?
CREATE TABLE `tb_book` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  `publish_time` DATE DEFAULT NULL,
  `status` CHAR(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
?
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'java編程思想','2088-08-01','1');
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'solr編程思想','2088-08-08','0');
?
CREATE TABLE `tb_user` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
?
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'令狐沖');
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'田伯光');
?

客戶端一：

1）獲得tb_book 表的讀鎖

insert into tb_book values(null,'Mysql高級','2088-01-01','1');

2）執行查詢操作

insert into tb_book values(null,'Mysql高級','2088-01-01','1');

可以正常執行，查詢出數據。

客戶端二：

3）執行查詢操作

insert into tb_book values(null,'Mysql高級','2088-01-01','1');

客戶端一：

4）查詢未鎖定的表

insert into tb_book values(null,'Mysql高級','2088-01-01','1');

客戶端二：

5）查詢未鎖定的表

insert into tb_book values(null,'Mysql高級','2088-01-01','1');

可以正常查詢出未鎖定的表；

客戶端一：

6）執行插入操作

insert into tb_book values(null,'Mysql高級','2088-01-01','1');

執行插入，直接報錯，由于當前tb_book 獲得的是讀鎖，不能執行更新操作。

客戶端二：

7）執行插入操作

insert into tb_book values(null,'Mysql高級','2088-01-01','1');

當在客戶端一中釋放鎖指令 unlock tables 后，客戶端二中的 inesrt 語句，立即執行；

1.2.3 寫鎖案例

客戶端一 :

1）獲得tb_book 表的寫鎖

lock table tb_book write ;

2）執行查詢操作

select * from tb_book ;

查詢操作執行成功；

3）執行更新操作

update tb_book set name = 'java編程思想（第二版）' where id = 1;

更新操作執行成功；

客戶端二 :

4）執行查詢操作

select * from tb_book ;

當在客戶端一中釋放鎖指令 unlock tables 后，客戶端二中的 select 語句，立即執行；

1.2.4 結論

鎖模式的相互兼容性如表中所示：

由上表可見：

1）對MyISAM 表的讀操作，不會阻塞其他用戶對同一表的讀請求，但會阻塞對同一表的寫請求；

2）對MyISAM 表的寫操作，則會阻塞其他用戶對同一表的讀和寫操作；

簡而言之，就是讀鎖會阻塞寫，但是不會阻塞讀。而寫鎖，則既會阻塞讀，又會阻塞寫。

此外，MyISAM 的讀寫鎖調度是寫優先，這也是MyISAM不適合做寫為主的表的存儲引擎的原因。因為寫鎖后，其他線程不能做任何操作，大量的更新會使查詢很難得到鎖，從而造成永遠阻塞。

1.2.5 查看鎖的爭用情況

show open tables；

In_user : 表當前被查詢使用的次數。如果該數為零，則表是打開的，但是當前沒有被使用。

Name_locked：表名稱是否被鎖定。名稱鎖定用于取消表或對表進行重命名等操作。

show status like 'Table_locks%';

Table_locks_immediate ：指的是能夠立即獲得表級鎖的次數，每立即獲取鎖，值加1。

Table_locks_waited ：指的是不能立即獲取表級鎖而需要等待的次數，每等待一次，該值加1，此值高說明存在著較為嚴重的表級鎖爭用情況。

1.3 InnoDB 行鎖

1.3.1 行鎖介紹

行鎖特點：偏向InnoDB 存儲引擎，開銷大，加鎖慢；會出現死鎖；鎖定粒度最小，發生鎖沖突的概率最低,并發度也最高。

InnoDB 與 MyISAM 的最大不同有兩點：一是支持事務；二是采用了行級鎖。

1.3.2 背景知識

事務、ACID屬性、事務隔離級別，詳情請看：事務特性及隔離級別詳述

1.3.3 InnoDB 的行鎖模式

InnoDB 實現了以下兩種類型的行鎖。

共享鎖（S）：又稱為讀鎖，簡稱S鎖，共享鎖就是多個事務對于同一數據可以共享一把鎖，都能訪問到數據，但是只能讀不能修改。
排他鎖（X）：又稱為寫鎖，簡稱X鎖，排他鎖就是不能與其他鎖并存，如一個事務獲取了一個數據行的排他鎖，其他事務就不能再獲取該行的其他鎖，包括共享鎖和排他鎖，但是獲取排他鎖的事務是可以對數據就行讀取和修改。

對于UPDATE、DELETE和INSERT語句，InnoDB會自動給涉及數據集加排他鎖（X)；

對于普通SELECT語句，InnoDB不會加任何鎖；

可以通過以下語句顯示給記錄集加共享鎖或排他鎖。

共享鎖（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE
?
排他鎖（X) ：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

1.3.4 案例準備工作

create table test_innodb_lock(
    id int(11),
    name varchar(16),
    sex varchar(1)
)engine = innodb default charset=utf8;
?
insert into test_innodb_lock values(1,'100','1');
insert into test_innodb_lock values(3,'3','1');
insert into test_innodb_lock values(4,'400','0');
insert into test_innodb_lock values(5,'500','1');
insert into test_innodb_lock values(6,'600','0');
insert into test_innodb_lock values(7,'700','0');
insert into test_innodb_lock values(8,'800','1');
insert into test_innodb_lock values(9,'900','1');
insert into test_innodb_lock values(1,'200','0');
?
create index idx_test_innodb_lock_id on test_innodb_lock(id);
create index idx_test_innodb_lock_name on test_innodb_lock(name);

1.3.5 行鎖基本演示

1.3.6 無索引行鎖升級為表鎖

如果不通過索引條件檢索數據，那么InnoDB將對表中的所有記錄加鎖，實際效果跟表鎖一樣。

查看當前表的索引： show index from test_innodb_lock ;

由于執行更新時， name字段本來為varchar類型，我們是作為數組類型使用，存在類型轉換，索引失效，最終行鎖變為表鎖；

1.3.7 間隙鎖危害

當我們用范圍條件，而不是使用相等條件檢索數據，并請求共享或排他鎖時，InnoDB會給符合條件的已有數據進行加鎖；對于鍵值在條件范圍內但并不存在的記錄，叫做 "間隙（GAP）" ， InnoDB也會對這個 "間隙" 加鎖，這種鎖機制就是所謂的間隙鎖（Next-Key鎖）。

示例：

1.3.8 InnoDB 行鎖爭用情況

show  status like 'innodb_row_lock%';

Innodb_row_lock_current_waits: 當前正在等待鎖定的數量
?
Innodb_row_lock_time: 從系統啟動到現在鎖定總時間長度
?
Innodb_row_lock_time_avg:每次等待所花平均時長
?
Innodb_row_lock_time_max:從系統啟動到現在等待最長的一次所花的時間
?
Innodb_row_lock_waits: 系統啟動后到現在總共等待的次數
?
當等待的次數很高，而且每次等待的時長也不小的時候，我們就需要分析系統中為什么會有如此多的等待，然后根據分析結果著手制定優化計劃。