鎖

作為一個(gè)程序員我相信鎖的概念對(duì)你來說一定不會(huì)很陌生,在開發(fā)的過程中都或多或少的接觸過,我們都知道鎖的種類一般分為樂觀鎖和悲觀鎖兩種，不管是悲觀鎖還是樂觀鎖都是為了解決并發(fā)問題的.

樂觀鎖

樂觀鎖的實(shí)現(xiàn)用的是一種沖突檢驗(yàn)的思想,當(dāng)線程對(duì)一條數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作時(shí),先判斷他是否被修改過,如果沒有那么可以執(zhí)行寫操作,否則丟棄該操作或重試操作,在整個(gè)的執(zhí)行過程中其實(shí)都沒有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖；

悲觀鎖

悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)是在沖突未產(chǎn)生之前事先對(duì)資源進(jìn)行加鎖，確保同一時(shí)刻只有有限的線程能夠訪問該資源，其他想要嘗試獲取資源的操作都會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到該線程完成了對(duì)資源的操作并且釋放了鎖后，其他線程才能重新操作資源；

樂觀鎖和悲觀鎖的使用

當(dāng)我們使用樂觀鎖的時(shí)候不用考慮死鎖的問題，但是由于樂觀鎖的實(shí)現(xiàn)基于沖突檢驗(yàn)，所以當(dāng)沖突頻率和重試成本較高時(shí)更推薦使用悲觀鎖，而需要非常高的響應(yīng)速度并且并發(fā)量非常大的時(shí)候使用樂觀鎖就能較好的解決問題，在這時(shí)使用悲觀鎖就可能出現(xiàn)嚴(yán)重的性能問題；在選擇并發(fā)控制機(jī)制時(shí)，需要綜合考慮上面的四個(gè)方面（沖突頻率、重試成本、響應(yīng)速度和并發(fā)量）進(jìn)行選擇。

鎖的種類

我們都知道對(duì)于數(shù)據(jù)的操作無非是讀和寫兩種,所以innodb在實(shí)現(xiàn)鎖的時(shí)候?qū)@兩種操作使用不同的鎖,他們分別是共享鎖（Shared Lock）和互斥鎖（Exclusive Lock）；

共享鎖（讀鎖）：允許事務(wù)對(duì)一條行數(shù)據(jù)進(jìn)行讀??；

互斥鎖（寫鎖）：允許事務(wù)對(duì)一條行數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除或更新；

讀默認(rèn)共享,寫默認(rèn)排他.

鎖的粒度

innodb支持表鎖和行鎖兩種不同粒度的鎖.

行鎖

innodb實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的行鎖，也就是行共享鎖（Shared Lock）和行互斥鎖（Exclusive Lock）

行共享鎖:當(dāng)innodb搜索表索引時(shí)，它會(huì)在遇到的索引記錄上設(shè)置共享鎖.

行排他鎖:當(dāng)innodb掃描表索引時(shí)，它會(huì)在遇到的索引記錄上設(shè)置排他鎖.

無論是共享鎖還是互斥鎖其實(shí)都只是對(duì)某一個(gè)數(shù)據(jù)行進(jìn)行加鎖；為了支持多粒度鎖定，InnoDB 存儲(chǔ)引擎引入了意向鎖（Intention Lock），意向鎖就是一種表級(jí)鎖。

表鎖

與行鎖的種類相似的是，意向鎖也分為兩種：

意向共享鎖：事務(wù)想要在獲得表中某些記錄的共享鎖，需要在表上先加意向共享鎖；

意向互斥鎖：事務(wù)想要在獲得表中某些記錄的互斥鎖，需要在表上先加意向互斥鎖；

隨著意向鎖的加入，鎖類型之間的兼容矩陣也變得愈加復(fù)雜：

意向鎖的意義

意向鎖其實(shí)不會(huì)阻塞全表掃描之外的任何請(qǐng)求，它們的主要目的是為了標(biāo)識(shí)表中的某一行數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被請(qǐng)求鎖定了。

看到這里可能你會(huì)有一些疑惑?為什么意向鎖是這樣設(shè)計(jì)的?

你可以設(shè)想一下這樣的情景

如果沒有意向鎖，當(dāng)已經(jīng)有人使用行鎖對(duì)表中的某一行進(jìn)行修改時(shí)，如果另外一個(gè)請(qǐng)求要對(duì)全表進(jìn)行修改，那么就需要對(duì)所有的行是否被鎖定進(jìn)行掃描，在這種情況下，效率是非常低的；不過，在引入意向鎖之后，當(dāng)有人使用行鎖對(duì)表中的某一行進(jìn)行修改之前，會(huì)先為表添加意向互斥鎖（IX），再為行記錄添加互斥鎖（X），在這時(shí)如果有人嘗試對(duì)全表進(jìn)行修改就不需要判斷表中的每一行數(shù)據(jù)是否被加鎖了，只需要通過等待意向互斥鎖被釋放就可以了。

鎖的實(shí)現(xiàn)

前面簡(jiǎn)單的介紹了一些鎖的概念,了解了在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫時(shí)會(huì)獲取不同的鎖,接下來我將介紹innodb是如何將鎖添加到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)行上的，我們會(huì)分別介紹幾種鎖的算法：Record Lock、Gap Lock 和 Next-Key Lock等。官方文檔

Record Lock(記錄鎖)

記錄鎖是對(duì)索引記錄的鎖定,剛剛介紹過innodb在搜索或掃描表索引時(shí)，它會(huì)在遇到的索引記錄上設(shè)置共享鎖或排他鎖。因此,記錄鎖可以理解為行鎖的實(shí)現(xiàn).

記錄鎖例子描述

CREATE TABLE users (id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, last_name VARCHAR(255) NOT NULL, first_name VARCHAR(255), age INT , PRIMARYKEY(id) , KEY(last_name) , KEY(age))engine=innodb;

當(dāng)我們使用 索引鍵(id?或者?last_name )作為 SQL 中?WHERE?語句的過濾條件時(shí)，InnoDB 會(huì)通過索引建立的 B+ 樹找到行記錄并添加記錄鎖，但是如果使用?first_name?作為過濾條件時(shí)，由于 InnoDB 不知道待操作的記錄具體存放的位置，也無法對(duì)將要操作哪條記錄提前做出判斷就會(huì)鎖定整個(gè)表。

Gap Lock(間隙鎖)

間隙鎖是對(duì)索引記錄中的一段連續(xù)區(qū)域的鎖定；InnoDB實(shí)現(xiàn)間隙鎖是用來防止其他事務(wù)對(duì)間隙進(jìn)行操作的。間隙鎖是可以共存的。意思是當(dāng)一個(gè)事務(wù)占用的間隙鎖時(shí)不會(huì)阻止另一個(gè)事務(wù)在同一個(gè)間隙上進(jìn)行間隙鎖定。共享和排他間隙鎖之間沒有區(qū)別。它們彼此不沖突，它們執(zhí)行相同的功能。

間隙鎖例子描述

當(dāng)使用類似?SELECT * FROM users WHERE id BETWEEN 10 AND 20 FOR UPDATE;的 SQL 語句時(shí)，innodb就會(huì)在[10,20]之間加上間隙鎖用來阻止其他事務(wù)對(duì) 10<=id<=20 記錄的操作,間隙可以跨越單個(gè)索引值，多個(gè)索引值，甚至可能為空。

Next-Key Lock

Next-Key 鎖相比前兩者就稍微有一些復(fù)雜，是索引記錄上的記錄鎖和索引記錄之前的間隙上的間隙鎖的組合。

Next-Key Lock例子描述

假設(shè)索引包含值10,11,13和20.此索引的可能的下一個(gè)鍵鎖定包括以下間隔，其中圓括號(hào)表示排除間隔端點(diǎn)，方括號(hào)表示包含端點(diǎn)：

(negative infinity, 10]

(10, 11]

(11, 13]

(13, 20]

(20, positive infinity)

默認(rèn)情況下，InnoDB以?REPEATABLE READ事務(wù)隔離級(jí)別運(yùn)行。在這種情況下，InnoDB使用下一鍵鎖進(jìn)行搜索和索引掃描，這會(huì)阻止幻影行（請(qǐng)參見第14.7.4節(jié)“幻影行”）。

插入意向鎖

插入意向鎖是一種專門針對(duì)insert操作的鎖，假設(shè)在插入前，該間隙已經(jīng)有間隙鎖，那么Insert會(huì)申請(qǐng)插入意向鎖。插入意向鎖是這樣設(shè)計(jì)的:如果插入到相同索引間隙中的多個(gè)事務(wù)不插入間隙內(nèi)的相同位置，則不需要等待彼此。假設(shè)存在值為4和7的索引記錄。兩個(gè)事物分別嘗試插入值5和6，在獲取插入行上的排它鎖之前，每個(gè)事物都可以對(duì)4和7之間的間隙加插入意向鎖，并且不要互相阻塞因?yàn)樾惺欠菦_突的。

插入意向鎖例子描述

客戶端A創(chuàng)建一個(gè)包含兩個(gè)索引記錄（90和102）的表，然后啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)，該事務(wù)對(duì)ID大于100的索引記錄放置排他鎖。排他鎖包括記錄102之前的間隙鎖：

mysql> CREATE TABLE child (id int(11) NOT NULL, PRIMARY KEY(id)) ENGINE=InnoDB;

mysql> INSERT INTO child (id) values (90),(102);mysql> START TRANSACTION;

mysql> SELECT * FROM child WHERE id > 100 FOR UPDATE;

|+-----+|

? ? id

|+-----+|

? ? 102

|+-----+|

客戶端B開始事務(wù)以將記錄插入間隙。該事務(wù)在等待獲取獨(dú)占鎖時(shí)采用插入意向鎖。

mysql>STARTTRANSACTION;

mysql>INSERTINTOchild(id)VALUES(101);

AUTO-INC Locks

AUTO-INC鎖是當(dāng)向使用含有AUTO_INCREMENT列的表中插入數(shù)據(jù)時(shí)需要獲取的一種特殊的表級(jí)鎖

在最簡(jiǎn)單的情況下，如果一個(gè)事務(wù)正在向表中插入值，則任何其他事務(wù)必須等待對(duì)該表執(zhí)行自己的插入操作，以便第一個(gè)事務(wù)插入的行的值是連續(xù)的。

innodb_autoinc_lock_mode配置選項(xiàng)控制用于自動(dòng)增量鎖定的算法。 它允許您選擇如何在可預(yù)測(cè)的自動(dòng)遞增值序列和插入操作的最大并發(fā)性之間進(jìn)行權(quán)衡。

有關(guān)更多信息，請(qǐng)參見?第14.6.1.4節(jié)“InnoDB中的AUTO_INCREMENT處理”。

謂詞鎖

InnoDB支持SPATIAL?對(duì)包含空間列的列進(jìn)行索引（請(qǐng)參見?第11.5.8節(jié)“優(yōu)化空間分析”）。

要處理涉及SPATIAL索引的操作的鎖定?，Next-Key Lock不能很好地支持REPEATABLE READ或?SERIALIZABLE事務(wù)隔離級(jí)別。多維數(shù)據(jù)中沒有絕對(duì)排序概念，因此不清楚哪個(gè)是?“?下一個(gè)”密鑰。

要為具有SPATIAL索引的表啟用隔離級(jí)別?，請(qǐng)InnoDB?使用謂詞鎖。

聲明:文章圖片以及相關(guān)資料來自https://draveness.me/mysql-innodb.html

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參考資料:https://wx2.qq.com/cgi-bin/mmwebwx-bin/webwxcheckurl?requrl=https%3A%2F%2Fdev.mysql.com%2Fdoc%2Frefman%2F5.7%2Fen%2Finnodb-locking.html&skey=%40crypt_f43a8450_c582350c5419370ab04199879640e46e&deviceid=e041497283477858&pass_ticket=undefined&opcode=2&scene=1&username=@4aec4a8ea53f992132048ffa91dbdf31aa74fc618da5fb4fd03902c20da5a7b4