MySQL-锁（LOCK）

文章目录

- 1. 锁是什么？
- 2. 全局锁
- - 2.1 相关语法
  - 2.2 特点
- 3. 表级锁
- - 3.1 表锁
  - - 3.1.1 共享读锁（S）
    - 3.1.2 排它写锁（X）
  - 3.2 元数据锁（MDL）
  - 3.2 意向锁（IS、IX）
- 4. 行级锁
- - 4.1 行锁
- 5. 死锁
- - 5.1 死锁检测
  - 5.2 避免死锁

1. 锁是什么？

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。在数据库中，除传统的计算资源（CPU、RAM、I/O）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。
MySQL中的锁，为了尽可能提高数据库的并发量，每次锁定的数据范围越小越好，越小的锁其耗费的系统资源越多，系统性能下降。为在高并发响应和系统性能两方面进行平衡，这样就产生了“锁粒度”的概念。按照锁的粒度分，分为以下三类：
1. 全局锁：锁定数据库中的所有表。
2. 表级锁：每次操作锁住整张表。
3. 行级锁：每次操作锁住对应的行数据。
从锁的角度来说，表级锁适合以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如 Web 应用。而行级锁更适合于有大量按索引条件，同时又有并发查询的应用，如一些在线事务处理（ OLTP）系统。

2. 全局锁

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。

对数据库进行进行逻辑备份之前，先对整个数据库加上全局锁，一旦加了全局锁之后，其他的DDL、DML全部都处于阻塞状态，但是可以执行DQL语句，也就是处于只读状态，而数据备份就是查询操作。那么数据在进行逻辑备份的过程中，数据库中的数据就是不会发生变化的，这样就保证了数据的一致性和完整性。

2.1 相关语法

加全局锁：
```
flush tables with read lock ;
```

数据备份：

mysqldump -uroot –p1234 db_name > db_name.sql

释放锁：
```
unlock tables ;
```

2.2 特点

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：
- 如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。
- 如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志（binlog），会导致主从延迟。
  
  在InnoDB引擎中，我们可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致性数据备份。
```
mysqldump --single-transaction -uroot –p123456 db_name > db_name.sql
```

3. 表级锁

3.1 表锁

对于表锁，分为两类：表共享读锁（read lock）、表排它写锁（write lock） 。

语法：

加锁：
```
lock tables 表名... read/write
```
释放锁：
```
unlock tables
```

3.1.1 共享读锁（S）

共享锁的代号是 S，是 Share 的缩写，也可称为读锁。是一种可以查看但无法修改和删除的数据锁。
共享锁的锁粒度是行或者元组（多个行）。一个事务获取了共享锁之后，可以对锁定范围内的数据执行读操作。会阻止其它事务获得相同数据集的排他锁。简单来说就是获得读锁的事务A与其他事务B都可以对锁范围内的数据进行读操作，但都不能进行写操作。

3.1.2 排它写锁（X）

排他锁的代号是 X，是 eXclusive 的缩写，也可称为写锁，是基本的锁类型。
排他锁的粒度与共享锁相同，也是行或者元组。一个事务获取了排他锁之后，可以对锁定范围内的数据执行写操作。允许获得排他锁的事务更新数据，阻止其它事务取得相同数据集的共享锁和排他锁。简单来说就是获得写锁的事务A可以对锁范围内的数据进行读和写，但其他事务B不能对锁范围内的数据进行读和写。

3.2 元数据锁（MDL）

meta data lock , 元数据锁，简写MDL。MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。为了避免DML与DDL冲突，保证读写的正确性。这里的元数据，大家可以简单理解为就是一张表的表结构。 也就是说，某一张表涉及到未提交的事务时，是不能够修改这张表的表结构的。
在MySQL5.5中引入了MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁(共享)；当对表结构进行变更操作的时候，加MDL写锁(排他)。

常见的SQL操作时，所添加的元数据锁：

对应SQL	锁类型	说明
lock tables xxx read / write	SHARED_READ_ONLY / SHARED_NO_READ_WRITE
select 、select … lock in share mode	SHARED_READ	与SHARED_READ、 SHARED_WRITE兼容，与 EXCLUSIVE互斥
insert 、update、 delete、select … for update	SHARED_WRITE	与SHARED_READ、 SHARED_WRITE兼容，与 EXCLUSIVE互斥
alter table …	EXCLUSIVE	与其他的MDL都互斥

3.2 意向锁（IS、IX）

为了允许行锁和表锁共存，实现多粒度锁机制，InnoDB 还有两种内部使用的意向锁。意向锁是一种表锁，锁定的粒度是整张表，分为**意向共享锁（ IS）和意向排他锁（ IX）**两类。
添加意向共享锁：
```
select ... lock in share mode
```

添加意向排它锁：

insert、update、delete、select...for update

其中共享锁、排他锁、意向共享锁、意向排他锁相互之间的兼容/互斥关系如下表所示，其中 Y 表示相容， N 表示互斥。

参数 X S IX IS
X（排他锁） N N N N
S（共享锁） N Y N Y
IX（意向排他锁） N N Y Y
IS（意向共享锁） N Y Y Y
如果一个事务请求的锁模式与当前的锁兼容， InnoDB 就将请求的锁授予该事务；反之，如果两者不兼容，该事务就要等待锁释放。

参数	X	S	IX	IS
X（排他锁）	N	N	N	N
S（共享锁）	N	Y	N	Y
IX（意向排他锁）	N	N	Y	Y
IS（意向共享锁）	N	Y	Y	Y

4. 行级锁

在 MySQL 中， InnoDB 行锁通过给索引上的索引项加锁来实现，如果没有索引， InnoDB 将通过隐藏的聚簇索引来对记录加锁。
InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，如果不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，此时就会升级为表锁。
InnoDB 支持 3 种行锁定方式：
1. 行锁（ Record Lock）：直接对索引项加锁。
```
select * from student where id = 1 for update;
```
2. 间隙锁（ Gap Lock）：锁加在索引项之间的间隙，也可以是第一条记录前的“间隙”或最后一条记录后的“间隙”。
```
select * from student where id > 2 and id < 5 for update;
```
3. Next-Key Lock：行锁与间隙锁组合起来用就叫做 Next-Key Lock。 前两种的组合，对记录及其前面的间隙加锁。
```
select * from student where id > 4 for update;
```

4.1 行锁

InnoDB实现了以下两种类型的行锁：
1. 共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排它锁。
2. 排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

常见的SQL语句，在执行时，所加的行锁如下：

SQL	行锁类型	说明
INSERT …	排他锁	自动加锁
UPDATE …	排他锁	自动加锁
DELETE …	排他锁	自动加锁
SELECT（正常）	不加任何锁
SELECT … LOCK IN SHARE MODE	共享锁	需要手动在SELECT之后加LOCK IN SHARE MODE
SELECT … FOR UPDATE	排他锁	需要手动在SELECT之后加FOR UPDATE

5. 死锁

定义：死锁是指两个或两个以上的事务在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象。就是所谓的锁资源请求产生了回路现象，即死循环，此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁。常见的报错信息为“Deadlock found when trying to get lock…”。
解决方案：死锁发生以后，只有部分或完全回滚其中一个事务，才能打破死锁。多数情况下只需要重新执行因死锁回滚的事务即可。

5.1 死锁检测

InnoDB的并发写操作会触发死锁，同时 InnoDB 也提供了死锁检测机制。通过设置 innodb_deadlock_detect 参数的值来控制是否打开死锁检测。

innodb_deadlock_detect = ON ：默认值，打开死锁检测。数据库发生死锁时，系统会自动回滚其中的某一个事务，让其它事务可以继续执行。
innodb_deadlock_detect = OFF：关闭死锁检测。发生死锁时，系统会用锁等待来处理。

锁等待是指在事务过程中产生的锁，其它事务需要等待上一个事务释放锁，才能占用该资源。如果该事务一直不释放，就需要持续等待下去，直到超过了锁等待时间。当超过锁等待允许的最大时间，就会出现死锁，然后当前事务执行失败，自动执行回滚操作。

5.2 避免死锁

在实际应用中，我们要尽量防止锁等待现象的发生，下面介绍几种避免死锁的方法：
1. 如果不同程序会并发存取多个表，或者涉及多行记录时，尽量约定以相同的顺序访问表，这样可以大大降低死锁的发
  生。
2. 业务中要及时提交或者回滚事务，可减少死锁产生的概率。
3. 在同一个事务中，尽可能做到一次锁定所需要的所有资源，减少死锁产生概率。
4. 对于非常容易产生死锁的业务部分，可以尝试使用升级锁粒度，通过表锁定来减少死锁产生的概率（表级锁不会产生死锁）。