關(guān)于間隙鎖這篇文章講得太好了。
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術(shù)式之后皆為邏輯，一切皆為需求和實(shí)現(xiàn)。希望此文能從需求、現(xiàn)狀和解決方式的角度幫大家理解隔離級別。
隔離級別的產(chǎn)生
在串型執(zhí)行的條件下，數(shù)據(jù)修改的順序是固定的、可預(yù)期的結(jié)果，但是并發(fā)執(zhí)行的情況下，數(shù)據(jù)的修改是不可預(yù)期的，也不固定，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)修改在并發(fā)執(zhí)行的情況下得到一個固定、可預(yù)期的結(jié)果，由此產(chǎn)生了隔離級別。
所以隔離級別的作用是用來平衡數(shù)據(jù)庫并發(fā)訪問與數(shù)據(jù)一致性的方法。
事務(wù)的4種隔離級別
在了解了 4 種隔離級別的需求后，在采用鎖控制隔離級別的基礎(chǔ)上，我們需要了解加鎖的對象(數(shù)據(jù)本身&間隙)，
數(shù)據(jù)范圍全集組成
SQL 語句根據(jù)條件判斷不需要掃描的數(shù)據(jù)范圍（不加鎖）；
SQL 語句根據(jù)條件掃描到的可能需要加鎖的數(shù)據(jù)范圍；
以單個數(shù)據(jù)范圍為例，數(shù)據(jù)范圍全集包含：（數(shù)據(jù)范圍不一定是連續(xù)的值，也可能是間隔的值組成）
- 數(shù)據(jù)已經(jīng)填充了整個數(shù)據(jù)范圍：（被完全填充的數(shù)據(jù)范圍，不存在數(shù)據(jù)間隙）
- 整形，對值具有唯一約束條件的數(shù)據(jù)范圍 1～5 ，
已有數(shù)據(jù)1、2、3、4、5，此時數(shù)據(jù)范圍已被完全填充； - 整形，對值具有唯一約束條件的數(shù)據(jù)范圍 1 和 5 ，
已有數(shù)據(jù)1、5，此時數(shù)據(jù)范圍已被完全填充；
- 數(shù)據(jù)填充了部分?jǐn)?shù)據(jù)范圍：（未被完全填充的數(shù)據(jù)范圍，是存在數(shù)據(jù)間隙）
- 整形的數(shù)據(jù)范圍 1～5 ，
已有數(shù)據(jù) 1、2、3、4、5，但是因為沒有唯一約束，
所以數(shù)據(jù)范圍可以繼續(xù)被 1～5 的數(shù)據(jù)重復(fù)填充； - 整形，具有唯一約束條件的數(shù)據(jù)范圍 1～5 ，
已有數(shù)據(jù) 2，5，此時數(shù)據(jù)范圍未被完全填充，還可以填充 1、3、4 ；
- 數(shù)據(jù)范圍內(nèi)沒有任何數(shù)據(jù)（存在間隙）
如下：
-整形的數(shù)據(jù)范圍 1～5 ，數(shù)據(jù)范圍內(nèi)當(dāng)前沒有任何數(shù)據(jù)。
在了解了數(shù)據(jù)全集的組成后，我們再來看看事務(wù)并發(fā)時，會帶來的問題。
無控制的并發(fā)所帶來的問題
并發(fā)事務(wù)如果不加以控制的話會帶來一些問題，主要包括以下幾種情況。
- 范圍內(nèi)已有數(shù)據(jù)更改導(dǎo)致的：
更新丟失：當(dāng)多個事務(wù)選擇了同一行，然后基于最初選定的值更新該行時，
由于每個事物不知道其他事務(wù)的存在，最后的更新就會覆蓋其他事務(wù)所做的更新；臟讀： 一個事務(wù)正在對一條記錄做修改，這個事務(wù)完成并提交前，這條記錄就處于不一致狀態(tài)。
這時，另外一個事務(wù)也來讀取同一條記錄，如果不加控制，
第二個事務(wù)讀取了這些“臟”數(shù)據(jù)，并據(jù)此做了進(jìn)一步的處理，就會產(chǎn)生提交的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系。
這種現(xiàn)象就叫“臟讀”。
- 范圍內(nèi)數(shù)據(jù)量發(fā)生了變化導(dǎo)致：
不可重復(fù)讀：一個事務(wù)在讀取某些數(shù)據(jù)后的某個時間，再次讀取以前讀過的數(shù)據(jù)，
卻發(fā)現(xiàn)其讀出的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生了改變，或者某些記錄已經(jīng)被刪除了。
這種現(xiàn)象就叫“不可重復(fù)讀”。幻讀：一個事務(wù)按相同的查詢條件重新讀取以前檢索過的數(shù)據(jù)，
卻發(fā)現(xiàn)其他事務(wù)插入了滿足其查詢條件的新數(shù)據(jù)，這種現(xiàn)象稱為“幻讀”。
可以簡單的認(rèn)為滿足條件的數(shù)據(jù)量變化了。
因為無控制的并發(fā)會帶來一系列的問題，這些問題會導(dǎo)致無法滿足我們所需要的結(jié)果。
因此我們需要控制并發(fā)，以實(shí)現(xiàn)我們所期望的結(jié)果(隔離級別)。
MySQL 隔離級別的實(shí)現(xiàn)
InnoDB 通過加鎖的策略來支持這些隔離級別。
行鎖包含：
Record Locks
索引記錄鎖，索引記錄鎖始終鎖定索引記錄，即使表中未定義索引，
這種情況下，InnoDB 創(chuàng)建一個隱藏的聚簇索引，并使用該索引進(jìn)行記錄鎖定。Gap Locks
間隙鎖是索引記錄之間的間隙上的鎖，或者對第一條記錄之前或者最后一條記錄之后的鎖。
間隙鎖是性能和并發(fā)之間權(quán)衡的一部分。
對于無間隙的數(shù)據(jù)范圍不需要間隙鎖，因為沒有間隙。-
Next-Key Locks
索引記錄上的記錄鎖和索引記錄之前的 gap lock 的組合。
假設(shè)索引包含 10、11、13 和 20。
可能的next-key locks包括以下間隔，其中圓括號表示不包含間隔端點(diǎn)，方括號表示包含端點(diǎn)：
image.png
"上確界"偽記錄的值高于索引中任何實(shí)際值。
上確界不是一個真正的索引記錄，因此，實(shí)際上，這個 next-key 只鎖定最大索引值之后的間隙。
基于此，當(dāng)獲取的數(shù)據(jù)范圍中，數(shù)據(jù)已填充了所有的數(shù)據(jù)范圍，那么此時是不存在間隙的，也就不需要 gap lock。
對于數(shù)據(jù)范圍內(nèi)存在間隙的，需要根據(jù)隔離級別確認(rèn)是否對間隙加鎖。
默認(rèn)的 REPEATABLE READ 隔離級別，為了保證可重復(fù)讀，除了對數(shù)據(jù)本身加鎖以外，還需要對數(shù)據(jù)間隙加鎖。
READ COMMITTED 已提交讀，不匹配行的記錄鎖在 MySQL 評估了 where 條件后釋放。
對于 update 語句，InnoDB 執(zhí)行 "semi-consistent" 讀取，這樣它會將最新提交的版本返回到 MySQL，
以便 MySQL 可以確定該行是否與 update 的 where 條件相匹配。
現(xiàn)在我們來驗證以下 MySQL 對于隔離級別的實(shí)現(xiàn)是否符合預(yù)期。
場景演示
總結(jié)&延展：
唯一索引存在唯一約束，所以變更后的數(shù)據(jù)若違反了唯一約束的原則，則會失敗。
當(dāng) where 條件使用二級索引篩選數(shù)據(jù)時，會對二級索引命中的條目和對應(yīng)的聚簇索引都加鎖；所以其他事務(wù)變更命中加鎖的聚簇索引時，都會等待鎖。
行鎖的增加是一行一行增加的，所以可能導(dǎo)致并發(fā)情況下死鎖的發(fā)生。
例如，在 session A 對符合條件的某聚簇索引加鎖時，可能 session B 已持有該聚簇索引的 Record Locks，而 session B 正在等待 session A 已持有的某聚簇索引的 Record Locks。
session A 和 session B 是通過兩個不相干的二級索引定位到的聚簇索引。
session A 通過索引 idA，session B通過索引 idB 。
當(dāng) where 條件獲取的數(shù)據(jù)無間隙時，無論隔離級別為 rc 或 rr，都不會存在間隙鎖。
比如通過唯一索引獲取到了已完全填充的數(shù)據(jù)范圍，此時不需要間隙鎖。
間隙鎖的目的在于阻止數(shù)據(jù)插入間隙，所以無論是通過 insert 或 update 變更導(dǎo)致的間隙內(nèi)數(shù)據(jù)的存在，都會被阻止。
rc 隔離級別模式下，查詢和索引掃描將禁用 gap locking，此時 gap locking 僅用于外鍵約束檢查和重復(fù)鍵檢查（主要是唯一性檢查）。
rr 模式下，為了防止幻讀，會加上 Gap Locks。
事務(wù)中，SQL 開始則加鎖，事務(wù)結(jié)束才釋放鎖。
就鎖類型而言，應(yīng)該有優(yōu)化鎖，鎖升級等，例如rr模式未使用索引查詢的情況下，是否可以直接升級為表鎖。
就鎖的應(yīng)用場景而言，在回放場景中，如果確定事務(wù)可并發(fā)，則可以考慮不加鎖，加快回放速度。
鎖只是并發(fā)控制的一種粒度，只是一個很小的部分：
從不同場景下是否需要控制并發(fā)，(已知無交集且有序的數(shù)據(jù)的變更，MySQL 的 MTS 相同前置事務(wù)的多事務(wù)并發(fā)回放)
并發(fā)控制的粒度，(鎖是一種邏輯粒度，可能還存在物理層和其他邏輯粒度或方式)
相同粒度下的優(yōu)化，(鎖本身存在優(yōu)化，如IX、IS類型的優(yōu)化鎖)
粒度加載的安全&性能(如獲取行鎖前，先獲取頁鎖，頁鎖在執(zhí)行獲取行鎖操作后即釋放，無論是否獲取成功)等多個層次去思考并發(fā)這玩意。
