開局
我們平時(shí)編寫程序的時(shí)候，有很多情況下需要考慮線程安全問題，一個(gè)全局的變量如果有可能會(huì)被多個(gè)同時(shí)執(zhí)行的線程去修改，那么對(duì)于這個(gè)變量的修改就需要有一種機(jī)制去保證值的正確性和一致性，這種機(jī)制普遍的做法就是加鎖。其實(shí)也很好理解，和現(xiàn)實(shí)中一樣，多個(gè)人同時(shí)修改一個(gè)東西，必須有一種機(jī)制來把多個(gè)人進(jìn)行排隊(duì)。計(jì)算機(jī)的世界中也是如此，多個(gè)線程乃至多個(gè)進(jìn)程同時(shí)修改一個(gè)變量，必須要對(duì)這些線程或者進(jìn)程進(jìn)行排隊(duì)。數(shù)據(jù)庫的世界亦是如此，多個(gè)請(qǐng)求同時(shí)修改同一條數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)庫必須需要一種機(jī)制去把多個(gè)請(qǐng)求來順序化，或者理解為同一條數(shù)據(jù)記錄同一時(shí)間只能被一個(gè)請(qǐng)求修改。
鎖是數(shù)據(jù)庫中最為重要的機(jī)制之一，無論平時(shí)寫的select語句，還是update語句其實(shí)在數(shù)據(jù)庫層面都和鎖息息相關(guān)。如果沒有鎖機(jī)制，操作數(shù)據(jù)的時(shí)候可能會(huì)發(fā)生以下情況：
- 更新丟失：多個(gè)用戶同時(shí)對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行更新，必定會(huì)產(chǎn)生被覆蓋的數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)讀寫異常。
- 不可重復(fù)讀：如果一個(gè)用戶在一個(gè)事務(wù)中多次讀取一條數(shù)據(jù)，而另外一個(gè)用戶則同時(shí)更新啦這條數(shù)據(jù)，造成第一個(gè)用戶多次讀取數(shù)據(jù)不一致。
- 臟讀：第一個(gè)事務(wù)讀取第二個(gè)事務(wù)正在更新的數(shù)據(jù)表，如果第二個(gè)事務(wù)還沒有更新完成，那么第一個(gè)事務(wù)讀取的數(shù)據(jù)將是一半為更新過的，一半還沒更新過的數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)毫無意義。
- 幻讀：第一個(gè)事務(wù)讀取一個(gè)結(jié)果集后，第二個(gè)事務(wù)，對(duì)這個(gè)結(jié)果集經(jīng)行增刪操作，然而第一個(gè)事務(wù)中再次對(duì)這個(gè)結(jié)果集進(jìn)行查詢時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)丟失或新增。
數(shù)據(jù)管理角度
在數(shù)據(jù)庫管理的角度或者數(shù)據(jù)行的角度來說，數(shù)據(jù)庫鎖可以分為共享鎖和排它鎖，這是面試過程中經(jīng)常被提及的兩種類型。本質(zhì)其實(shí)很簡(jiǎn)單，站在數(shù)據(jù)的角度來看，如果數(shù)據(jù)當(dāng)前正在被訪問，下一個(gè)訪問的請(qǐng)求該如何處理？和計(jì)算機(jī)二進(jìn)制一樣，無非就是允許被訪問和不允許訪問兩種狀態(tài)。
共享鎖
共享所被稱為讀鎖或者S鎖，就像以上所述，共享鎖在新請(qǐng)求訪問一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，如果是讀請(qǐng)求則允許，如果是寫（刪改）請(qǐng)求，則不允許。由于共享鎖允許其他的讀操作，所以通常情況下共享鎖只應(yīng)用于select操作，如果一個(gè)update或者delete操作應(yīng)用共享鎖會(huì)發(fā)生很嚴(yán)重的數(shù)據(jù)不一致情況。
獨(dú)占鎖
獨(dú)占鎖也被稱為排它鎖或者X鎖，相對(duì)于共享鎖，獨(dú)占鎖采用的態(tài)度比較堅(jiān)決，一旦數(shù)據(jù)被獨(dú)占鎖鎖定，其他任何請(qǐng)求（包括讀操作）都必須等待獨(dú)占鎖的釋放才可以繼續(xù)，只有當(dāng)前鎖定數(shù)據(jù)的請(qǐng)求才可以修改讀取數(shù)據(jù)。
更新鎖
當(dāng)數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備更新數(shù)據(jù)時(shí)，它首先對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象作更新鎖鎖定，這樣數(shù)據(jù)將不能被修改，但可以讀取。等到確定要進(jìn)行更新數(shù)據(jù)操作時(shí)，他會(huì)自動(dòng)將更新鎖換為獨(dú)占鎖，當(dāng)對(duì)象上有其他鎖存在時(shí)，無法對(duì)其加更新鎖。
意向鎖
簡(jiǎn)單來說就是給更大一級(jí)別的空間示意里面是否已經(jīng)上過鎖。例如表級(jí)放置了意向鎖，就表示事務(wù)要對(duì)表的頁或行上使用共享鎖。在表的某一行上上放置意向鎖，可以防止其它事務(wù)獲取其它不兼容的的鎖。意向鎖可以提高性能，因?yàn)閿?shù)據(jù)引擎不需要檢測(cè)資源的每一列每一行，就能判斷是否可以獲取到該資源的兼容鎖。意向鎖包括三種類型：意向共享鎖（IS），意向排他鎖（IX），意向排他共享鎖（SIX）。
實(shí)際應(yīng)用中，站在數(shù)據(jù)的角度可以看出，數(shù)據(jù)只允許同時(shí)進(jìn)行一個(gè)寫操作
顆粒度角度
鎖用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖定，我們可以從鎖定對(duì)象的粒度大小來對(duì)鎖進(jìn)行劃分，分別為行鎖、頁鎖和表鎖。
- 行級(jí)鎖是數(shù)據(jù)庫中鎖定粒度最細(xì)的一種鎖，表示只針對(duì)當(dāng)前操作的行進(jìn)行加鎖。行級(jí)鎖能大大減少數(shù)據(jù)庫操作的沖突。其加鎖粒度最小，但加鎖的開銷也最大。特點(diǎn)：開銷大，加鎖慢；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率最低，并發(fā)度也最高。
- 表級(jí)鎖是數(shù)據(jù)庫中鎖定粒度最大的一種鎖，表示對(duì)當(dāng)前操作的整張表加鎖，它實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，資源消耗較少。特點(diǎn)：開銷小，加鎖快；不會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度大，發(fā)出鎖沖突的概率最高，并發(fā)度最低。
- 頁級(jí)鎖是數(shù)據(jù)庫中鎖定粒度介于行級(jí)鎖和表級(jí)鎖中間的一種鎖。表級(jí)鎖速度快，但沖突多，行級(jí)沖突少，但速度慢。所以取了折衷的頁級(jí)，一次鎖定相鄰的一組記錄。特點(diǎn)：開銷和加鎖時(shí)間界于表鎖和行鎖之間；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間，并發(fā)度一般
不同數(shù)據(jù)庫支持的鎖力度不同，甚至同一種數(shù)據(jù)庫不同的引擎支持的鎖力度都不同，如下表所示（來源于網(wǎng)絡(luò)）
這里要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，無論什么數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)加鎖，都需要資源的消耗，因此鎖的數(shù)量其實(shí)是有上限的，當(dāng)鎖數(shù)量到達(dá)這個(gè)上限會(huì)自動(dòng)進(jìn)行鎖力度的升級(jí)，用更大力度的鎖來代替多個(gè)小力度的鎖。
樂觀鎖和悲觀鎖
樂觀鎖
樂觀鎖認(rèn)為一般情況下數(shù)據(jù)不會(huì)造成沖突，所以在數(shù)據(jù)進(jìn)行提交更新時(shí)才會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的沖突與否進(jìn)行檢測(cè)。如果沒有沖突那就OK；如果出現(xiàn)沖突了，則返回錯(cuò)誤信息并讓用戶決定如何去做。類似于 SVN、GIt這些版本管理系統(tǒng)，當(dāng)修改了某個(gè)文件需要提交的時(shí)候，它會(huì)檢查文件的當(dāng)前版本是否與服務(wù)器上的一致，如果一致那就可以直接提交，如果不一致，那就必須先更新服務(wù)器上的最新代碼然后再提交（也就是先將這個(gè)文件的版本更新成和服務(wù)器一樣的版本）
樂觀鎖是一種程序的設(shè)計(jì)思想，通過一個(gè)標(biāo)識(shí)的對(duì)比來決定數(shù)據(jù)是否可以操作，現(xiàn)在普遍的做法是給數(shù)據(jù)加一個(gè)版本號(hào)或者時(shí)間戳的方式來實(shí)現(xiàn)樂觀鎖操作過程：
在表中設(shè)計(jì)一個(gè)版本字段 version，第一次讀的時(shí)候，會(huì)獲取 version 字段的取值。然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新或刪除操作時(shí)，會(huì)執(zhí)行UPDATE ... SET version=version+1 WHERE version=version。此時(shí)如果已經(jīng)有事務(wù)對(duì)這條數(shù)據(jù)進(jìn)行了更改，修改就不會(huì)成功。
悲觀鎖
每次獲取數(shù)據(jù)的時(shí)候，都會(huì)擔(dān)心數(shù)據(jù)被修改，所以每次獲取數(shù)據(jù)的時(shí)候都會(huì)進(jìn)行加鎖，確保在自己使用的過程中數(shù)據(jù)不會(huì)被別人修改，使用完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)解鎖。由于數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖，期間對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫的其他線程都會(huì)進(jìn)行等待。
總結(jié)
無論是樂觀鎖和悲觀鎖，并非是數(shù)據(jù)庫自身持有的鎖類型（雖然悲觀鎖形式上很像獨(dú)占鎖），而是程序設(shè)計(jì)的一種思想，是一種類似數(shù)據(jù)庫鎖機(jī)制保護(hù)數(shù)據(jù)一致性的策略。
- 悲觀鎖比較適合寫入操作比較頻繁的場(chǎng)景，如果出現(xiàn)大量的讀取操作，每次讀取的時(shí)候都會(huì)進(jìn)行加鎖，這樣會(huì)增加大量的鎖的開銷，降低了系統(tǒng)的吞吐量。
- 樂觀鎖比較適合讀取操作比較頻繁的場(chǎng)景，如果出現(xiàn)大量的寫入操作，數(shù)據(jù)發(fā)生沖突的可能性就會(huì)增大，為了保證數(shù)據(jù)的一致性，應(yīng)用層需要不斷的重新獲取數(shù)據(jù)，這樣會(huì)增加大量的查詢操作，降低了系統(tǒng)的吞吐量。
寫在最后
程序編寫過程中，操作數(shù)據(jù)無論采用哪個(gè)類型的鎖，都需要注意死鎖的發(fā)生，一個(gè)死鎖有可能對(duì)整個(gè)應(yīng)用是致命的。死鎖的本質(zhì)是對(duì)資源競(jìng)爭(zhēng)的一種失敗表現(xiàn)，所以sql語句的編寫過程中對(duì)于多表的操作最好采用一致的順序來進(jìn)行，另外一個(gè)種極端的方式可以一次性鎖定所有資源，而非逐步來鎖資源。
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