無(wú)論什么時(shí)候，只要存在多個(gè)連接在同一時(shí)刻修改數(shù)據(jù)，都會(huì)涉及到并發(fā)控制的問(wèn)題。MySQL實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)層面的并發(fā)控制：服務(wù)層和引擎層。

鎖分類

按照使用場(chǎng)景分類

共享鎖：共享鎖(shared lock)也稱為讀鎖(read lock)。共享鎖是共享的，或者說(shuō)是相互不阻塞的。多個(gè)連接在同一時(shí)刻可以同時(shí)讀取同一個(gè)資源，而不相互干擾。

排他鎖：排他鎖(exclusive lock)也稱為寫鎖(write lock)。寫鎖是排他的，也就是一個(gè)寫鎖會(huì)阻塞其他的寫鎖和讀鎖。

按照加鎖思想分類

悲觀鎖：對(duì)數(shù)據(jù)被外界修改保持悲觀的態(tài)度，在整個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，數(shù)據(jù)都處于鎖定狀態(tài)。

樂(lè)觀鎖：它認(rèn)為數(shù)據(jù)一般情況下不會(huì)造成沖突，在數(shù)據(jù)更新的時(shí)候才會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的沖突與否進(jìn)行校驗(yàn)。

按照鎖粒度分類

全局鎖：對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例加鎖，它將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例處于只讀的狀態(tài)。

表級(jí)鎖：對(duì)整個(gè)表進(jìn)行加鎖的方式。MySQL表級(jí)鎖分為表鎖和元數(shù)據(jù)鎖。

行級(jí)鎖：行鎖可以最大程度的支持并發(fā)處理，行鎖是存儲(chǔ)引擎層實(shí)現(xiàn)的，而MySQL服務(wù)層并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)行鎖。InnoDB存儲(chǔ)引擎行級(jí)鎖類型：Record Lock、Gap Lock、Next-key Lock。

讀寫鎖

讀鎖

共享鎖：共享鎖(shared lock)也稱為讀鎖(read lock)。共享鎖是共享的，或者說(shuō)是相互不阻塞的。多個(gè)連接在同一時(shí)刻可以同時(shí)讀取同一個(gè)資源，而不相互干擾。

加鎖命令

select ...... lock in share mode; 

測(cè)試

測(cè)試時(shí)，設(shè)置事務(wù)手動(dòng)提交：set autocommit = 0，后續(xù)如果沒(méi)有明確的提示，autocommit都是0。

測(cè)試時(shí)，大家開啟兩個(gè)窗口，建立兩個(gè)連接，窗口1和窗口2分別對(duì)應(yīng)事務(wù)A和事務(wù)B。

• 窗口1：查詢id=6的行數(shù)據(jù)并添加讀鎖，正確返回?cái)?shù)據(jù)。
• 窗口2：依然查詢id=6的行數(shù)據(jù)并添加讀鎖，正確返回?cái)?shù)據(jù)。讀讀不沖突。
• 窗口1：對(duì)id=6的行執(zhí)行寫操作(update語(yǔ)句)，在窗口2的事務(wù)提交之前，寫操作阻塞，并可能會(huì)超時(shí)退出。

如果寫鎖等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)超時(shí)退出。

窗口1 
mysql> update user set age = 20 where id =6; 
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction 

 如果在窗口1中的事務(wù)在執(zhí)行寫操作等待期間，窗口2的事務(wù)也執(zhí)行同一行數(shù)據(jù)的寫操作，則會(huì)導(dǎo)致死鎖錯(cuò)誤。

窗口2 
mysql> update user set age = 30 where id =6; 
ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction 

 寫鎖

排他鎖(exclusive lock)也稱為寫鎖(write lock)。寫鎖是排他的，也就是一個(gè)寫鎖會(huì)阻塞其他的寫鎖和讀鎖。

加鎖命令

select ...... for update; 

測(cè)試

• 窗口1：查詢id=6的行數(shù)據(jù)并添加寫鎖，正確返回?cái)?shù)據(jù)。
• 窗口2：依然查詢id=6的行數(shù)據(jù)并添加寫鎖，阻塞。寫寫沖突。
• 窗口1：對(duì)id=6的行執(zhí)行寫操作(update語(yǔ)句)，寫操作未阻塞。
• 窗口1事務(wù)提交之后，窗口2的查詢語(yǔ)句返回結(jié)果。

悲觀鎖和樂(lè)觀鎖

不論是樂(lè)觀鎖還是悲觀鎖都是人們定義的一種概念，并不是一種鎖實(shí)現(xiàn)，它是一種思想。樂(lè)觀鎖比較適用于讀多寫少的場(chǎng)景，悲觀鎖適用于寫多讀少的場(chǎng)景。

悲觀鎖

當(dāng)我們對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的某一條數(shù)據(jù)進(jìn)行修改操作時(shí)，為了避免同時(shí)有其他人對(duì)同一行數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖的方式以防止并發(fā)問(wèn)題。這種借助了數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖機(jī)制，在修改數(shù)據(jù)之前先鎖定再修改的方式稱為悲觀鎖(Pessimistic Lock)。

悲觀鎖具有強(qiáng)烈的獨(dú)占性和排他性，在整個(gè)數(shù)據(jù)的寫操作過(guò)程，都將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)往往需要數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制。

悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)：

• 數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖機(jī)制如行鎖、表鎖、讀鎖和寫鎖都是在操作之前先加鎖的操作，都屬于悲觀鎖。
• Java中學(xué)習(xí)的synchronized關(guān)鍵字也是悲觀鎖。

樂(lè)觀鎖

樂(lè)觀鎖是相對(duì)于悲觀鎖的概念，樂(lè)觀鎖是假設(shè)數(shù)據(jù)一般情況下都不會(huì)存在并發(fā)沖突，在數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的時(shí)候才會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的沖突與否進(jìn)行驗(yàn)證。如果存在沖突，則告訴用戶結(jié)果，由用戶決定下一步該怎么做。

樂(lè)觀鎖是一種寬松的加鎖方式，它不需要使用數(shù)據(jù)庫(kù)本身的鎖機(jī)制。

樂(lè)觀鎖的實(shí)現(xiàn)：

• MVCC，數(shù)據(jù)庫(kù)多版本控制利用版本號(hào)控制數(shù)據(jù)更新的并發(fā)問(wèn)題，是樂(lè)觀鎖的實(shí)現(xiàn)。
• CAS，比較并交換是Java中樂(lè)觀鎖的實(shí)現(xiàn)。

全局鎖

全局鎖：對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例加鎖，它將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例處于只讀的狀態(tài)。

加鎖命令 (FTWRL)

Flush tables with read lock； 

應(yīng)用場(chǎng)景

全局鎖常用來(lái)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例進(jìn)行邏輯備份。

全局鎖加鎖期間，業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)更新操作(DML)和 表結(jié)構(gòu)的修改操作(DDL)都是會(huì)被鎖住的。

此時(shí)你是不是有個(gè)疑問(wèn)：開發(fā)中備份都是直接使用mysqldump，什么時(shí)候使用FTWRL呢?

官方自帶的邏輯備份工具mysqldump 使用參數(shù)-single -transaction的時(shí)候，在導(dǎo)出數(shù)據(jù)的時(shí)候就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)，來(lái)確保拿到一致性視圖，在學(xué)習(xí)事務(wù)隔離的時(shí)候我們了解到，基于MVCC的一致性視圖，這個(gè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)是可以正常更新的。但是我們要知道事務(wù)是引擎層的實(shí)現(xiàn)，并不是每個(gè)存儲(chǔ)引擎都支持事務(wù)。我們?cè)陂_發(fā)中大部分的備份使用的是mysqldump，主要是因?yàn)槲覀兊拇鎯?chǔ)引擎大部分情況都是使用的默認(rèn)的引擎InnoDB。

表級(jí)鎖

表級(jí)鎖：即是對(duì)整張表進(jìn)行加鎖。表的定義包含兩個(gè)部分：數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)，所以表級(jí)鎖也分為兩類：表鎖和元空間鎖。

表鎖

表鎖是MySQL中最基本的鎖策略，并且也是開銷最小的策略。表鎖會(huì)鎖住整張表，在對(duì)表進(jìn)行寫操作(插入、刪除、更新等)前，需要先獲取寫鎖，它會(huì)阻塞其他用戶對(duì)該表的所有讀寫操作。只有沒(méi)有寫鎖時(shí)，其他讀取的用戶才能獲取讀鎖。讀鎖之前互相不會(huì)造成阻塞。

寫鎖的優(yōu)先級(jí)高于讀鎖，因此一個(gè)寫鎖的請(qǐng)求可能會(huì)被插入到讀鎖隊(duì)列前面，但是讀鎖是不能插入到寫鎖的前面的。

加解鎖命令

-- 對(duì)表加讀鎖 
lock tables ...... read; 
-- 對(duì)表加寫鎖 
lock tables ...... write; 
-- 釋放鎖 
unlock tables; 

 測(cè)試

表鎖讀鎖測(cè)試

• 窗口1：對(duì)user表加讀鎖。
• 窗口2：對(duì)user表全表讀取，正常返回全表數(shù)據(jù)。
• 窗口2：修改user表中id=6的數(shù)據(jù)，阻塞。讀寫沖突。
• 窗口1：修改user表中id=6的數(shù)據(jù)，報(bào)錯(cuò)。
• 窗口1：釋放讀鎖，窗口2的更新數(shù)據(jù)執(zhí)行成功。

表鎖寫鎖測(cè)試

• 窗口1：對(duì)user表添加寫鎖。
• 窗口2：全表查詢user表，阻塞。
• 窗口1：更新user表中的id=6的數(shù)據(jù)，更新成功。
• 窗口1：釋放鎖，窗口2的全表查詢返回最新數(shù)據(jù)。

元空間鎖

MySQL5.5版本中引入了元空間鎖(matadata lock)，當(dāng)對(duì)一個(gè)表做增刪改查操作的時(shí)候，會(huì)添加MDL讀鎖。當(dāng)對(duì)表結(jié)構(gòu)變更操作的時(shí)候，會(huì)添加MDL寫鎖。MDL的作用是防止DDL和DML并發(fā)的沖突。

MDL鎖是系統(tǒng)默認(rèn)添加的，不需要顯式的添加。

測(cè)試

• 窗口1：查詢表中的一條數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候在執(zhí)行查詢語(yǔ)句，會(huì)添加MDL讀鎖。
• 窗口2：添加字段，此時(shí)執(zhí)行的是alter語(yǔ)句，會(huì)添加MDL寫鎖。這個(gè)時(shí)候窗口1的讀鎖沒(méi)有釋放，所以alter語(yǔ)句會(huì)阻塞。
• 窗口3：查詢表中的一條數(shù)據(jù)，由于窗口2導(dǎo)致的阻塞，在窗口3申請(qǐng)MDL讀鎖的時(shí)候也會(huì)造成阻塞。
• 窗口1：提交事務(wù)，窗口3獲取了MDL讀鎖，返回查詢結(jié)果。
• 窗口3：提交事務(wù)釋放了讀鎖，窗口2獲取寫鎖，添加字段成功。

行級(jí)鎖

MySQL的行鎖是在引擎層由各個(gè)存儲(chǔ)引擎實(shí)現(xiàn)的。并不是所有的存儲(chǔ)引擎都支持行鎖，比如MyISAM引擎是不支持行鎖的。不支持行鎖意味著并發(fā)控制的時(shí)候只能使用表鎖，這也意味著同一個(gè)時(shí)刻同一個(gè)表只有一個(gè)更新執(zhí)行，嚴(yán)重影響了并發(fā)。InnoDB是支持行鎖的，這也是InnoDB能替代MyISM的重要原因之一。

兩階段鎖協(xié)議

在InnoDB事務(wù)，行鎖是需要的時(shí)候加上的，但并不是不需要了就立刻釋放的，而是需要等到事務(wù)結(jié)束后才會(huì)釋放鎖。這個(gè)就是兩階段鎖協(xié)議。

InnoDB是采用的兩階段鎖協(xié)議。在事務(wù)執(zhí)行的過(guò)程中，隨時(shí)都可以鎖定，鎖只有在執(zhí)行commit或者rollback的時(shí)候才會(huì)釋放，并且所有的鎖是在同一個(gè)時(shí)刻釋放的。

事務(wù)A執(zhí)行了兩條update語(yǔ)句之后，事務(wù)B也執(zhí)行update語(yǔ)句，但是事務(wù)B阻塞直到事務(wù)A提交事務(wù)。

行鎖

我們創(chuàng)建一張簡(jiǎn)單表t，其中id為主鍵，a為索引，插入6條數(shù)據(jù)。

CREATE TABLE `t1` ( 
  `id` int(11) NOT NULL, 
  `a` int(11) DEFAULT NULL, 
  `b` int(11) DEFAULT NULL, 
  PRIMARY KEY (`id`), 
  KEY `idx` (`a`) 
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8; 
insert into t1 values(0,0,0),(5,5,5),(10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25); 

 間隙鎖(Gap Lock)

間隙鎖，鎖的是兩個(gè)值的間隙。

對(duì)于表t1，6條數(shù)據(jù)就產(chǎn)生了7個(gè)間隙，如下圖所示：

我們看前面學(xué)習(xí)的寫鎖的例子：

begin； 
select * from t1 where b = 5 for update; 
commit; 

• 加了寫鎖的select查詢是當(dāng)前讀，讀取的是最新的數(shù)據(jù)值。
• b字段不是表的索引字段，它會(huì)掃描全表將滿足條件的行都加上寫鎖，也會(huì)給滿足條件的行兩邊的間隙加上了鎖。

間隙鎖之間并不會(huì)沖突，與間隙鎖存在沖突關(guān)系的是往這個(gè)間隙中插入數(shù)據(jù)的操作。

next-key lock

行鎖和間隙鎖的合稱為next-key lock每個(gè)next-key lock都是一個(gè)前開后閉的區(qū)間。這里不要混淆了，間隙鎖是一個(gè)開區(qū)間，間隙鎖加上行鎖生成的next-key lock是一個(gè)前開后閉的區(qū)間。

間隙鎖和next-key lock的引入幫助我們解決了幻讀的問(wèn)題。

間隙鎖是可重復(fù)隔離級(jí)別下才生效的，如果我們把隔離級(jí)別設(shè)置為讀提交，那就沒(méi)有間隙鎖了。

測(cè)試

前面我們?cè)趯W(xué)習(xí)其他鎖的時(shí)候，為了省事把a(bǔ)utocommit設(shè)置為了0，現(xiàn)在我們需要把a(bǔ)utocommit設(shè)置為1;

• 窗口1：使用顯式事務(wù)，通過(guò)for update加寫鎖，對(duì)滿足條件的行和間隙加鎖。
• 窗口2：更新id為0的行，此行沒(méi)有加鎖更新成功。
• 窗口3：插入數(shù)據(jù)，滿足了(0,5]的next-key lock，阻塞等待。

總結(jié)

鎖按照鎖粒度分為：全局鎖、表鎖和行鎖。

行鎖是引擎層的實(shí)現(xiàn)，我們文中描述的行鎖都是基于InnoDB存儲(chǔ)引擎的實(shí)現(xiàn)。

InnoDB的行鎖采用的兩階段鎖協(xié)議，鎖在需要的時(shí)候添加，只有在事務(wù)commit或者rollback時(shí)才會(huì)一次性釋放所有鎖。

可重復(fù)度隔離級(jí)別下存在間隙鎖，如果設(shè)置為其他的隔離級(jí)別下就沒(méi)有間隙鎖了。間隙鎖即是對(duì)行數(shù)據(jù)的兩邊間隙進(jìn)行加鎖，間隙鎖加上行鎖合稱為next-key lock，它是一個(gè)前開后閉的區(qū)間。間隙鎖解決了幻讀的問(wèn)題。

大家在學(xué)習(xí)鎖的時(shí)候還需多動(dòng)手實(shí)踐。