mysql-锁

一、锁概述

1、相对其他数据库而言,MySQL的锁机制比较简单,其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。比如,

(1)MyISAM和MEMORY存储引擎采用的是表级锁(table-level locking);

(2)BDB存储引擎采用的是页面锁(page-level locking),但也支持表级锁;

(3)InnoDB存储引擎既支持行级锁(row-level locking),也支持表级锁,但默认情况下是采用行级锁。 

2、MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下。开销、加锁速度、死锁、粒度、并发性能。

(1)表级锁:开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低。

(2)行级锁:开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。

(3)页面锁:开销和加锁时间界于表锁和行锁之间;会出现死锁;锁定粒度界于表锁和行锁之间,并发度一般。

仅从锁的角度来说:表级锁更适合于以查询为主,只有少量按索引条件更新数据的应用,如Web应用;而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据,同时又有并发查询的应用,如一些在线事务处理(OLTP)系统。

从上述特点可见,很难笼统地说哪种锁更好,只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适!

二、My ISAM表锁

1、MySQL的表级锁有两种模式:表共享读锁(Table Read Lock)和表独占写锁(Table Write Lock)。

2、MySQL中的表锁兼容性 。

 1.png

3、给表加锁

(1)加共享读锁 lock table 表名 read。

(2)表独占写锁lock table 表名 write。

4、说明:

MyISAM在执行查询语句(SELECT)前,会自动给涉及的所有表读锁,在执行更新操作(UPDATE、DELETE、INSERT等)前,会自动给涉及的表加写锁

MyISAM表的读操作与写操作之间,以及写操作之间是串行的!

(1)对MyISAM表的读操作,不会阻塞其他用户对同一表的读请求,但会阻塞对同一表的写请求;

(2)对 MyISAM表的写操作,则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作;

(3)MyISAM表的读操作与写操作之间,以及写操作之间是串行的!当一个线程获得对一个表的写锁后,只有持有锁的线程可以对表进行更新操作。其他线程的读、写操作都会等待,直到锁被释放为止。

(4)一个session使用LOCK TABLE命令给表f加了读锁,这个session可以查询锁定表中的记录,但更新或访问其他表都会提示错误;同时,另外一个session可以查询表中的记录,但更新就会出现锁等待。

5、并发插入(Concurrent Inserts)

由于MySQL认为写请求一般比读请求要重要,所以如果有读写请求同时进行的话,MYSQL将会优先执行写操作。这样MyISAM表在进行大量的更新操作时(特别是更新的字段中存在索引的情况下),会造成查询操作很难获得读锁,从而导致查询阻塞。 

MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert,专门用以控制其并发插入的行为,其值分别可以为0、1或2。

1)当concurrent_insert设置为0时,不允许并发插入。

2)当concurrent_insert设置为1时,如果MyISAM表中没有空洞(即表的中间没有被删除的行),MyISAM允许在一个进程读表的同时,另一个进程从表尾插入记录。这也是MySQL的默认设置

3)当concurrent_insert设置为2时,无论MyISAM表中有没有空洞,都允许在表尾并发插入记录。

解决方案大概有如下几种:

(1)使用--low-priority-updates启用mysqld。这将给所有更新(修改)一个表的语句以比SELECT语句低的优先级。
   在这种情况下,在先前情形的最后的SELECT语句将在INSERT语句前执行。 (2)为max_write_lock_count设置一个低值,使得在一定数量的WRITE锁定后,给出READ锁定 (3)使用LOW_PRIORITY属性给于一个特定的INSERT,UPDATE或DELETE较低的优先级 (4)使用HIGH_PRIORITY属性给于一个特定的SELECT (5)使用INSERT DELAYED语句

6、My ISAM锁的调度

(1)思考?

 一个进程请求某个MyISAM表的读锁,同时另一个进程也请求同一表的写锁?Mysql如何处理呢?

答案:写进程先获得锁,即使读请求先到锁等待队列,写请求后到,写请起后到,写锁也会插到读锁队列。Mysql认为写请求比读请求更重要。MyISAM不太适合于有大量更新操作和查询操作的原因,因为,大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁,从而可能永远阻塞。读的这个进程会一直等到这个写的进程完成之后,它才会得到这个请求。

(2)解决方法

执行 set low_priority_updates =1;使该连接发出的更新请求优先级降低。它的优先级降低那么实际上这个查询操作就更能获得我们这个锁。 其中insert,delete也可以通过此种方法指定。

三、InnoDB行锁和表锁

1、InnoDB行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的,InnoDB这种行锁实现特点意味着:只有通过索引条件检索数据,InnoDB才使用行级锁,否则,InnoDB将使用表锁!

2、行锁

  • 读锁:允许其他线程上读锁,但是不允许上写锁。
    lock in share mode
    如: select * from user where user_name='wzzf' lock in share mode
  • 写锁:不允许其他线程上任何锁。
    1: FOR UPDATE仅适用于InnoDB,且必须在交易区块(BEGIN/COMMIT)中才能生效
    for update
    如:select * from user where user_name='wzzf' for update

3、行锁必须要索引才能实现,否则会自动锁全表,两个事务可以用同一个索引,下面给出例子: 
读锁由于不排除其他线程再加读锁比较难测试,所以下面用写锁测试,先测试没加所以字段进行加锁,对不同记录进行加锁,如果都加锁成功说明是加了行锁,反之则是默认锁全表。

(1)下面的consumer_chain_order_number是不会重复的,但没有索引

-- 马上显示查询结果
BEGIN;
SELECT * from tyg_consumer_chain_sell_order o where o.consumer_chain_order_number=26911523448454 for update


-- 一直没有结束知道等待超时
BEGIN;
SELECT * from tyg_consumer_chain_sell_order o where o.consumer_chain_order_number=55181523448554 for update

   说明了默认锁全表

(2)接下来试下有索引的字段--这个表的主键

BEGIN;
SELECT * from tyg_consumer_chain_sell_order o where o.consumer_chain_order_id=1 for update


BEGIN;
SELECT * from tyg_consumer_chain_sell_order o where o.consumer_chain_order_id=2 for update

都查询出来了结果,说明锁住了行

4、由于MySQL的行锁是针对索引加的锁,不是针对记录加的锁,所以虽然是访问不同行的记录,但是如果是使用相同的索引键,是会出现锁冲突的。应用设计的时候要注意这一点。

mysql> select * from tab_with_index where id = 1 and name = '1' for update;
+------+------+ | id | name | +------+------+ | 1 | 1 | +------+------+ 1 row in set (0.00 sec) 虽然session_2访问的是和session_1不同的记录,但是因为使用了相同的索引,所以需要等待锁: mysql> select * from tab_with_index where id = 1 and name = '4' for update; 等待

两个事务不能锁同一个索引

事务A先执行:
select math from zje where math>60 for update;

事务B再执行:
select math from zje where math<60 for update;
这样的话,事务B是会阻塞的。如果事务B把 math索引换成其他索引就不会阻塞,
但注意,换成其他索引锁住的行不能和math索引锁住的行有重复。

5、当表有多个索引的时候,不同的事务可以使用不同的索引锁定不同的行,另外,不论是使用主键索引、唯一索引或普通索引,InnoDB都会使用行锁来对数据加锁。

表tab_with_index的id字段有主键索引,name字段有普通索引:
mysql> select * from tab_with_index where id = 1 for update;
+------+------+
| id   | name |
+------+------+
| 1    | 1    |
| 1    | 4    |
+------+------+
2 rows in set (0.00 sec)


Session_2使用name的索引访问记录,因为记录没有被索引,所以可以获得锁:
mysql> select * from tab_with_index where name = '2' for update;
+------+------+
| id   | name |
+------+------+
| 2    | 2    |
+------+------+
1 row in set (0.00 sec)


由于访问的记录已经被session_1锁定,所以等待获得锁。:
mysql> select * from tab_with_index where name = '4' for update;

6、即便在条件中使用了索引字段,但是否使用索引来检索数据是由MySQL通过判断不同执行计划的代价来决定的,如果MySQL认为全表扫描效率更高,比如对一些很小的表,它就不会使用索引,这种情况下InnoDB将使用表锁,而不是行锁。因此,在分析锁冲突时,别忘了检查SQL的执行计划,以确认是否真正使用了索引。

7、insert ,delete , update在事务中都会自动默认加上排它锁。select则要显示加上相应的锁 

由于InnoDB预设是Row-Level Lock,所以只有「明确」的指定主键,MySQL才会执行Row lock (只锁住被选取的资料例) ,
否则MySQL将会执行Table Lock (将整个资料表单给锁住)。 举个例子
: 假设有个表单products ,里面有id跟name二个栏位,id是主键。 例1: (明确指定主键,并且有此笔资料,row lock) SELECT * FROM products WHERE id='3' FOR UPDATE; SELECT * FROM products WHERE id='3' and type=1 FOR UPDATE; 例2: (明确指定主键,若查无此笔资料,无lock) SELECT * FROM products WHERE id='-1' FOR UPDATE; 例2: (无主键,table lock) SELECT * FROM products WHERE name='Mouse' FOR UPDATE; 例3: (主键不明确,table lock) SELECT * FROM products WHERE id<>'3' FOR UPDATE; 例4: (主键不明确,table lock) SELECT * FROM products WHERE id LIKE '3' FOR UPDATE; 注1: FOR UPDATE仅适用于InnoDB,且必须在交易区块(BEGIN/COMMIT)中才能生效。
假设kid 是表table 的 一个索引字段 且值不唯一
1.如果kid 有多个值为12的记录那么:
update table  set name=’feie’ where kid=12;  
会锁表
2.如果kid有唯一的值为1的记录那么:
update table  set name=’feie’ where kid=1;  
不会锁表
总结:用索引字段做为条件进行修改时, 是否表锁的取决于这个索引字段能否确定记录唯一,
当索引值对应记录不唯一,会进行锁表,相反则行锁。
 
如果有两个delete
 
kid1 与 kid2是索引字段
语句1 delete from table where  kid1=1 and kid2=2;
语句2 delete from table where  kid1=1 and kid2=3;
这样的两个delete 是不会锁表的
语句1 delete from table where  kid1=1 and kid2=2;
语句2 delete from table where  kid1=1 ;
这样的两个delete 会锁表
总结:同一个表,如果进行删除操作时,尽量让删除条件统一,否则会相互影响造成锁表

8、意向锁

  意向锁的作用就是当一个事务在需要获取资源锁定的时候,如果遇到自己需要的资源已经被排他锁占用的时候,该事务可以需要锁定行的表上面添加一个合适的意向锁。如果自己需要一个共享锁,那么就在表上面添加一个意向共享锁。而如果自己需要的是某行(或者某些行)上面添加一个排他锁的话,则先在表上面添加一个意向排他锁。

  意向共享锁可以同时并存多个,但是意向排他锁同时只能有一个存在。

  所以,可以说InnoDB的锁定模式实际上可以分为四种:共享锁(S),排他锁(X),意向共享锁(IS)和意向排他锁(IX),我们可以通过以下表格来总结上面这四种所的共存逻辑关系:

意向锁是InnoDB自动加的,不需用户干预。

对于UPDATE、DELETE和INSERT语句,InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁(X);对于普通SELECT语句,InnoDB不会加任何锁;

 三、乐观锁和悲观锁

1、乐观锁

  乐观锁不是数据库自带的,需要我们自己去实现。乐观锁是指操作数据库时(更新操作),想法很乐观,认为这次的操作不会导致冲突,在操作数据时,并不进行任何其他的特殊处理(也就是不加锁),而在进行更新后,再去判断是否有冲突了。

  通常实现是这样的:在表中的数据进行操作时(更新),先给数据表加一个版本(version)字段,每操作一次,将那条记录的版本号加1。也就是先查询出那条记录,获取出version字段,如果要对那条记录进行操作(更新),则先判断此刻version的值是否与刚刚查询出来时的version的值相等,如果相等,则说明这段期间,没有其他程序对其进行操作,则可以执行更新,将version字段的值加1;如果更新时发现此刻的version值与刚刚获取出来的version的值不相等,则说明这段期间已经有其他程序对其进行操作了,则不进行更新操作。

举例:

下单操作包括3步骤:

(1)查询出商品信息

  select (status,status,version) from t_goods where id=#{id}

(2)根据商品信息生成订单

(3)修改商品status为2

  update t_goods 

  set status=2,version=version+1

  where id=#{id} and version=#{version};
除了自己手动实现乐观锁之外,现在网上许多框架已经封装好了乐观锁的实现

2、悲观锁

与乐观锁相对应的就是悲观锁了。悲观锁就是在操作数据时,认为此操作会出现数据冲突,所以在进行每次操作时都要通过获取锁才能进行对相同数据的操作,所以悲观锁需要耗费较多的时间。另外与乐观锁相对应的,悲观锁是由数据库自己实现了的,要用的时候,我们直接调用数据库的相关语句就可以了。

说到这里,由悲观锁涉及到的另外两个锁概念就出来了,它们就是共享锁与排它锁。

共享锁和排它锁是悲观锁的不同的实现,它俩都属于悲观锁的范畴

四、间隙锁(Next-Key锁)

    当我们用范围条件而不是相等条件检索数据,并请求共享或排他锁时,InnoDB会给符合条件的已有数据的索引项加锁;对于键值在条件范围内但并不存在的记录,叫做“间隙(GAP)”,InnoDB也会对这个“间隙”加锁,这种锁机制不是所谓的间隙锁(Next-Key锁)。
    举例来说,假如emp表中只有101条记录,其empid的值分别是1,2,...,100,101,下面的SQL:
SELECT * FROM emp WHERE empid > 100 FOR UPDATE
    是一个范围条件的检索,InnoDB不仅会对符合条件的empid值为101的记录加锁,也会对empid大于101(这些记录并不存在)的“间隙”加锁。
    InnoDB使用间隙锁的目的,一方面是为了防止幻读,以满足相关隔离级别的要求,对于上面的例子,要是不使用间隙锁,如果其他事务插入了empid大于100的任何记录,那么本事务如果再次执行上述语句,就会发生幻读;另一方面,是为了满足其恢复和复制的需要。有关其恢复和复制对机制的影响,以及不同隔离级别下InnoDB使用间隙锁的情况。
    很显然,在使用范围条件检索并锁定记录时,InnoDB这种加锁机制会阻塞符合条件范围内键值的并发插入,这往往会造成严重的锁等待。因此,在实际开发中,尤其是并发插入比较多的应用,我们要尽量优化业务逻辑,尽量使用相等条件来访问更新数据,避免使用范围条件。
 
五、什么时候使用表锁
    对于InnoDB表,在绝大部分情况下都应该使用行级锁,因为事务和行锁往往是我们之所以选择InnoDB表的理由。但在个另特殊事务中,也可以考虑使用表级锁。
  • 第一种情况是:事务需要更新大部分或全部数据,表又比较大,如果使用默认的行锁,不仅这个事务执行效率低,而且可能造成其他事务长时间锁等待和锁冲突,这种情况下可以考虑使用表锁来提高该事务的执行速度。
  • 第二种情况是:事务涉及多个表,比较复杂,很可能引起死锁,造成大量事务回滚。这种情况也可以考虑一次性锁定事务涉及的表,从而避免死锁、减少数据库因事务回滚带来的开销。
    当然,应用中这两种事务不能太多,否则,就应该考虑使用MyISAM表。
    在InnoDB下 ,使用表锁要注意以下两点。
    (1)使用LOCK TALBES虽然可以给InnoDB加表级锁,但必须说明的是,表锁不是由InnoDB存储引擎层管理的,而是由其上一层MySQL Server负责的,仅当autocommit=0、innodb_table_lock=1(默认设置)时,InnoDB层才能知道MySQL加的表锁,MySQL Server才能感知InnoDB加的行锁,这种情况下,InnoDB才能自动识别涉及表级锁的死锁;否则,InnoDB将无法自动检测并处理这种死锁。
    (2)在用LOCAK TABLES对InnoDB锁时要注意,要将AUTOCOMMIT设为0,否则MySQL不会给表加锁;事务结束前,不要用UNLOCAK TABLES释放表锁,因为UNLOCK TABLES会隐含地提交事务;COMMIT或ROLLBACK不能释放用LOCAK TABLES加的表级锁,必须用UNLOCK TABLES释放表锁,正确的方式见如下语句。
    例如,如果需要写表t1并从表t读,可以按如下做:
SET AUTOCOMMIT=0;
LOCAK TABLES t1 WRITE, t2 READ, ...;
[do something with tables t1 and here];
COMMIT;
UNLOCK TABLES;

六、关于死锁

    MyISAM表锁是deadlock free的,这是因为MyISAM总是一次性获得所需的全部锁,要么全部满足,要么等待,因此不会出现死锁。但是在InnoDB中,除单个SQL组成的事务外,锁是逐步获得的,这就决定了InnoDB发生死锁是可能的。
    发生死锁后,InnoDB一般都能自动检测到,并使一个事务释放锁并退回,另一个事务获得锁,继续完成事务。但在涉及外部锁,或涉及锁的情况下,InnoDB并不能完全自动检测到死锁,这需要通过设置锁等待超时参数innodb_lock_wait_timeout来解决。需要说明的是,这个参数并不是只用来解决死锁问题,在并发访问比较高的情况下,如果大量事务因无法立即获取所需的锁而挂起,会占用大量计算机资源,造成严重性能问题,甚至拖垮数据库。我们通过设置合适的锁等待超时阈值,可以避免这种情况发生。
    通常来说,死锁都是应用设计的问题,通过调整业务流程、数据库对象设计、事务大小、以及访问数据库的SQL语句,绝大部分都可以避免。下面就通过实例来介绍几种死锁的常用方法。
    (1)在应用中,如果不同的程序会并发存取多个表,应尽量约定以相同的顺序为访问表,这样可以大大降低产生死锁的机会。如果两个session访问两个表的顺序不同,发生死锁的机会就非常高!但如果以相同的顺序来访问,死锁就可能避免。
    (2)在程序以批量方式处理数据的时候,如果事先对数据排序,保证每个线程按固定的顺序来处理记录,也可以大大降低死锁的可能。
    (3)在事务中,如果要更新记录,应该直接申请足够级别的锁,即排他锁,而不应该先申请共享锁,更新时再申请排他锁,甚至死锁。
    (4)在REPEATEABLE-READ隔离级别下,如果两个线程同时对相同条件记录用SELECT...ROR UPDATE加排他锁,在没有符合该记录情况下,两个线程都会加锁成功。程序发现记录尚不存在,就试图插入一条新记录,如果两个线程都这么做,就会出现死锁。这种情况下,将隔离级别改成READ COMMITTED,就可以避免问题。
    (5)当隔离级别为READ COMMITED时,如果两个线程都先执行SELECT...FOR UPDATE,判断是否存在符合条件的记录,如果没有,就插入记录。此时,只有一个线程能插入成功,另一个线程会出现锁等待,当第1个线程提交后,第2个线程会因主键重出错,但虽然这个线程出错了,却会获得一个排他锁!这时如果有第3个线程又来申请排他锁,也会出现死锁。对于这种情况,可以直接做插入操作,然后再捕获主键重异常,或者在遇到主键重错误时,总是执行ROLLBACK释放获得的排他锁。
 
    尽管通过上面的设计和优化等措施,可以大减少死锁,但死锁很难完全避免。因此,在程序设计中总是捕获并处理死锁异常是一个很好的编程习惯。
    如果出现死锁,可以用SHOW INNODB STATUS命令来确定最后一个死锁产生的原因和改进措施。
 

总结

    对于MyISAM的表锁,主要有以下几点
    (1)共享读锁(S)之间是兼容的,但共享读锁(S)和排他写锁(X)之间,以及排他写锁之间(X)是互斥的,也就是说读和写是串行的。
    (2)在一定条件下,MyISAM允许查询和插入并发执行,我们可以利用这一点来解决应用中对同一表和插入的锁争用问题。
    (3)MyISAM默认的锁调度机制是写优先,这并不一定适合所有应用,用户可以通过设置LOW_PRIPORITY_UPDATES参数,或在INSERT、UPDATE、DELETE语句中指定LOW_PRIORITY选项来调节读写锁的争用。
    (4)由于表锁的锁定粒度大,读写之间又是串行的,因此,如果更新操作较多,MyISAM表可能会出现严重的锁等待,可以考虑采用InnoDB表来减少锁冲突。
 
    对于InnoDB表,主要有以下几点
    (1)InnoDB的行销是基于索引实现的,如果不通过索引访问数据,InnoDB会使用表锁。
    (2)InnoDB间隙锁机制,以及InnoDB使用间隙锁的原因。
    (3)在不同的隔离级别下,InnoDB的锁机制和一致性读策略不同。
    (4)MySQL的恢复和复制对InnoDB锁机制和一致性读策略也有较大影响。
    (5)锁冲突甚至死锁很难完全避免。
    在了解InnoDB的锁特性后,用户可以通过设计和SQL调整等措施减少锁冲突和死锁,包括:
  • 尽量使用较低的隔离级别
  • 精心设计索引,并尽量使用索引访问数据,使加锁更精确,从而减少锁冲突的机会。
  • 选择合理的事务大小,小事务发生锁冲突的几率也更小。
  • 给记录集显示加锁时,最好一次性请求足够级别的锁。比如要修改数据的话,最好直接申请排他锁,而不是先申请共享锁,修改时再请求排他锁,这样容易产生死锁。
  • 不同的程序访问一组表时,应尽量约定以相同的顺序访问各表,对一个表而言,尽可能以固定的顺序存取表中的行。这样可以大减少死锁的机会。
  • 尽量用相等条件访问数据,这样可以避免间隙锁对并发插入的影响。
  • 不要申请超过实际需要的锁级别;除非必须,查询时不要显示加锁。
  • 对于一些特定的事务,可以使用表锁来提高处理速度或减少死锁的可能。
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