事务的隔离性由这章讲述的锁来实现。

1. 概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制. 在程序开发中会存在多线程同步的问题, 当多个线程并发访问某个数据的时候, 尤其是针对一些敏感数据(订单, 金额), 我们就需要保证这个数据在任何时刻最多只有一个线程在访问, 保证数据的完整性和一致性. 在开发过程中加锁是为了保证数据的一致性

在数据库中, 除传统的计算资源的争用以外, 数据库也是一种供许多用户共享的资源. 为保证数据的一致性, 需要对并发操作进行控制, 因此产生了锁. 同时锁机制也为实现MySQL的各个隔离级别提供了保证. 锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素

2. MySQL并发事务访问相同记录

并发事务访问相同记录的情况大致可以划分为 3 种：

2.1 读-读情况

读 - 读情况，即并发事务相继读取相同的记录。读取操作本身不会对记录有任何影响，并不会引起什么问题，所以允许这种情况的发生。

2.2 写-写情况

写 - 写情况，即并发事务相继对相同的记录做出改动。

在这种情况下会发生脏写的问题，任何一种隔离级别都不允许这种问题的发生。所以在多个未提交事务相继对一条记录做改动时，需要让它们排队执行，这个排队的过程其实是通过锁来实现的。这个所谓的锁其实是一个内存中的结构，在事务执行前本来是没有锁的，也就是说一开始是没有锁结构和记录进行关联的，如图所示：

当一个事务想对这条记录做改动时，首先会看看内存中有没有与这条记录关联的锁结构，当没有的时候就会在内存中生成一个锁结构与之关联。比如，事务 T1 要对这条记录做改动，就需要生成一个锁结构与之关联：

当事务T1改动了这条记录后，就生成了一个锁结构与该记录关联，因为之前没有别的事务为这条记录加锁，所以is_waiting属性就是false，我们把这个场景就称之为获取锁成功，或者加锁成功，然后就可以继续执行操作了。
在事务T1提交之前，另一个事务T2也想对该记录做改动，那么先看看有没有锁结构与这条记录关联，发现有一个锁结构与之关联后，然后也生成了一个锁结构与这条记录关联，不过锁结构的is_waiting属性值为true ,表示当前事务需要等待，我们把这个场景就称之为获取锁失败，或者加锁失败，图示:

在事务T1提交之后，就会把该事务生成的锁结构释放掉，然后看看还有没有别的事务在等待获取锁，发现了事务T2还在等待获取锁，所以把事务T2对应的锁结构的is_waiting属性设置为false，然后把该事务对应的线程唤醒，让它继续执行，此时事务T2就算获取到锁了。效果图就是这样:

2.3 读-写或写-读情况

读 - 写或写 - 读，即一个事务进行读取操作，另一个进行改动操作。这种情况下可能发生脏读、不可重复读、幻读的问题。

各个数据库厂商对 SQL 标准的支持都可能不一样。比如 MySQL 在 REPEATABLE READ 隔离级别上就已经解决了幻读问题 (MVCC)。

2.4 并发问题的解决方案

怎么解决脏读、不可重复读、幻读这些问题呢？其实有两种可选的解决方案：

方案一：读操作利用多版本并发控制（ MVCC ，下章讲解），写操作进行加锁。

所谓的 MVCC ，就是生成一个 ReadView ，通过ReadView找到符合条件的记录版本（历史版本由undo日志构建)。查询语句只能读到在生成ReadView之前已提交事务所做的更改，在生成ReadView之前未提交的事务或者之后才开启的事务所做的更改是看不到的。而写操作肯定针对的是最新版本的记录，读记录的历史版本和改动记录的最新版本本身并不冲突，也就是采用MVCC时，读-写操作并不冲突。

普通的 SELECT 语句在 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 隔离级别下会使用到 MVCC 读取记录。

在 READ COMMITTED 隔离级别下，一个事务在执行过程中每次执行 SELECT 操作时都会生成一个ReadView ， ReadView 的存在本身就保证了事务不可以读取到未提交的事务所做的更改，也就是避免了脏读现象；

在 REPEATABLE READ 隔离级别下，一个事务在执行过程中只有第一次执行 SELECT 操作才会生成一个ReadView ，之后的 SELECT 操作都复用这个 ReadView ，这样也就避免了不可重复读和幻读的问题。

方案二：读、写操作都采用加锁的方式。

如果业务场景不允许读取记录的旧版本，而是每次必须读取记录的最新版本。比如，在银行存款的事务中，你需要先把账户的余额读出来，然后将其加上本次存款的数额，最后再写到数据库中。在将账户余额读取出来后，就不想让别的事务再访问该余额，直到本次存款事务执行完成，其他事务才可以访问账户的余额.这样在读取记录的时候就需要对其进行加锁操作，这样也就意味着读操作和写操作也像写-写操作那样排队执行。

脏读的产生是因为当前事务读取了另一个未提交事务写的一条记录，如果另一个事务在写记录的时候就给这条记录加锁，那么当前事务就无法继续读取该记录了，所以也就不会有脏读问题的产生了。

不可重复读的产生是因为当前事务先读取一条记录，另外一个事务对该记录做了改动之后并提交之后，当前事务再次读取时会获得不同的值，如果在当前事务读取记录时就给该记录加锁，那么另一个事务就无法修改该记录,自然也不会发生不可重复读了。

幻读问题的产生是因为当前事务读取了一个范围的记录，然后另外的事务向该范围内插入了新记录，当前事务再次读取该范围的记录时发现了新插入的新记录。采用加锁的方式解决幻读问题就有一些麻烦，因为当前事务在第一次读取记录时幻影记录并不存在，所以读取的时候加锁就有点尴尬（因为你并不知道给谁加锁)。

小结对比发现：

采用 MVCC 方式的话，读 - 写操作彼此并不冲突，性能更高。

采用加锁方式的话，读 - 写操作彼此需要排队执行，影响性能。

一般情况下我们当然愿意采用 MVCC 来解决读 - 写操作并发执行的问题，但是业务在某些特殊情况下，要求必须采用加锁的方式执行。下面就讲解下 MySQL 中不同类别的锁。

3. 锁的不同角度分类

锁的分类图，如下：

3.1 从数据操作的类型划分：读锁、写锁

读锁：也称为共享锁、英文用 S 表示。针对同一份数据，多个事务的读操作可以同时进行而不会

互相影响，相互不阻塞的。

写锁：也称为排他锁、英文用 X 表示。当前写操作没有完成前，它会阻断其他写锁和读锁。这样

就能确保在给定的时间里，只有一个事务能执行写入，并防止其他用户读取正在写入的同一资源。

需要注意的是对于 InnoDB 引擎来说，读锁和写锁可以加在表上，也可以加在行上。

举例（行级读写锁)︰ 如果一个事务T1已经获得了某个行r的读锁，那么此时另外的一个事务T2是可以去获得这个行r的读锁的，因为读取操作并没有改变行r的数据;但是，如果某个事务T3想获得行r的写锁，则它必须等待事务T1、T2释放掉行r上的读锁才行。

总结:这里的兼容是指对同一张表或记录的锁的兼容性情况。

1. 锁定读

在采用加锁方式解决脏读、不可重复读、幻读这些问题时，读取一条记录时需要获取该记录的S锁，其实是不严谨的，有时候需要在读取记录时就获取记录的X锁，来禁止别的事务读写该记录，为此MysQL提出了两种比较特殊的 SELECT语句格式:
1) 对读取记录加S锁

在普通的SELECT语句后边加LOCK IN SHARE MODE，如果当前事务执行了该语句，那么它会为读取到的记录加S锁，这样允许别的事务继续获取这些记录的S锁(比方说别的事务也使用SELECT ... LOCK IN SHAREMODE语句来读取这些记录)，但是不能获取这些记录的X锁(比如使用SELECT ... FOR UPDATE语句来读取这些记录，或者直接修改这些记录)。如果别的事务想要获取这些记录的x锁，那么它们会阻塞，直到当前事务提交之后将这些记录上的S锁释放掉。

2) 对读取记录加X锁

在普通的SELECT语句后边加FOR UPDATE，如果当前事务执行了该语句，那么它会为读取到的记录加X锁,这样既不允许别的事务获取这些记录的S锁（比方说别的事务使用SELECT ... LOCK IN SHARE MODE语句来读取这些记录)，也不允许获取这些记录的X锁(比如使用SELECT ... FOR UPDATE语句来读取这些记录，或者直接修改这些记录)。如果别的事务想要获取这些记录的s锁或者x锁，那么它们会阻塞，直到当前事务提交之后将这些记录上的X锁释放掉。

2. 写操作

平常所用到的写操作无非是DELETE、UPDATE、INSERT这三种:

DELETE:
对一条记录做DELETE操作的过程其实是先在B+树中定位到这条记录的位置，然后获取这条记录的X锁，再执行delete mark 操作。我们也可以把这个定位待删除记录在B+树中位置的过程看成是一个获取X锁的锁定读。

UPDATE︰在对一条记录做UPDATE操作时分为三种情况:

情况1∶未修改该记录的键值，并且被更新的列占用的存储空间在修改前后未发生变化。
则先在B+树中定位到这条记录的位置，然后再获取一下记录的X锁，最后在原记录的位置进行修改操作。我们也可以把这个定位待修改记录在B+树中位置的过程看成是一个获取X锁的锁定读。

情况2:未修改该记录的键值，并且至少有一个被更新的列占用的存储空间在修改前后发生变化。

则先在B+树中定位到这条记录的位置，然后获取一下记录的X锁，将该记录彻底删除掉（就是把记录彻底移入垃圾链表)，最后再插入一条新记录。这个定位待修改记录在B+树中位置的过程看成是一个获取X锁的锁定读，新插入的记录由INSERT 操作提供的隐式锁进行保护。

情况3∶修改了该记录的键值

则相当于在原记录上做DELETE操作之后再来一次INSERT操作，加锁操作就需要按照 DELETE和INSERT的规则进行了。