MySQL数据库进阶知识（五）《锁》

学习目标：

一周掌握数据库锁相关知识

学习内容：

一. 概述

介绍
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。

二. 全局锁

介绍

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写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。
其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。
如果不设置全局锁：
在这里插入图片描述
设置全局锁后：

演示

在这里插入图片描述

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：
1.如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就要停摆。
2.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 -p222222 itcast>itcast.sql

三. 表级锁

介绍

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM、InnoDB、BDB等存储引擎中。

对于表级锁，主要分为以下三类：

表锁

对于表锁，分为两类：
1.表共享读锁（read lock）
可以读取数据，但无法更新数据：
在这里插入图片描述
在客户端1设置读锁后，查询数据，可以正常显示结果：

lock tables tb_user read;
select * from tb_user;

在这里插入图片描述
在客户端2也可以正常查询表数据：

设置锁的客户端1更改数据时报错，提示该表被锁住：

update tb_user set profession='土木工程' where id=24;

在这里插入图片描述
另一客户端2出现阻塞（直到设置锁的客户端释放锁后）

2.表独占写锁（write lock）

在客户端1对表执行写锁操作，查询数据时可以正常查询结果：

lock tables course write;
select * from course;

在这里插入图片描述
在另一客户端2查询数据遇到阻塞：

在客户端1更改数据，执行成功：

update course set name='SQL' where id=2;

在这里插入图片描述
在客户端2执行更改操作，遇到阻塞：

释放锁后，客户端2成功执行：

unlock tables;

在这里插入图片描述
语法：
（1）加锁：lock tables 表名…… read/write。
（2）释放锁：unlock tables / 客户端断开连接。

元数据锁（meta data lock，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。
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）。
在这里插入图片描述
例：开启事务1、事务2，在事务1中执行查询表数据后，在事务2对表结构进行更改：
事务1查询：
事务2更改表结构执行状态停滞：

在事务1执行提交操作后，事务2停滞状态结束，并且查询表结构，新增的表字段也成功添加：
在这里插入图片描述

查看元数据锁：

select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from performance_schema.metadata_locks;

开始事务1、事务2后，在事务1对表进行查询，事务2执行元数据锁查看语句，显示操作表course存在元数据锁读锁：
在这里插入图片描述
在事务2中进行数据的更改操作，执行元数据锁查看语句，显示操作表course新增元数据锁写锁：

意向锁

为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。
在这里插入图片描述
1.意向共享锁（IS）：由语句select……lock in share mode添加。
2.意向排他锁（IX）：由insert、update、delete、select……for update添加。

1.意向共享锁（IS）：与表锁共享锁（read）兼容，与表锁排他锁（write）互斥。
2.意向排他锁（IX）：与表锁共享锁（read）及排他锁（write）都互斥。意向锁之间不会互斥。
可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;

例1：在事务1查询一行数据并对其新增意向共享锁，在事务2查询意向锁及行锁的加锁情况：
在这里插入图片描述
在事务2加读锁成功执行：
在事务2加写锁阻滞：
事务2阻滞时，将事务1提交，事务2自动执行成功：
例2：在事务1执行更改数据操作，事务2查询意向锁及行锁的加锁情况如下：
在事务2执行加锁语句，事务1未提交时，事务2处于阻滞状态：在这里插入图片描述
事务1提交后，事务2成功执行：

四. 行级锁

介绍

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在InnoDB存储引擎中。
InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：
1.行锁（Record Lock）：锁住单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete。在RC、RR隔离级别下都支持。
2.间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。
3.临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap。在RR隔离级别下支持。
在这里插入图片描述

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他锁。
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。
在这里插入图片描述

行锁-演示

默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用next-key锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。
1.针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。
2.InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，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。
可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况：

select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;

在这里插入图片描述
例1：在事务1按照name字段进行数据更改，由于name字段没有索引，因此在事务2按照id字段（索引字段）进行数据更新时（非事务1目标操作行），出现阻滞情况：
解决这种方法，可以通过针对name字段设置索引。

间隙锁/临键锁-演示

1.索引上的等值查询（唯一索引），给不存在的记录加锁时，优化为间隙锁。
2.索引上的等值查询（普通索引）向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock退化为间隙锁。
3.索引上的范围查询（唯一索引）–会访问到不满足条件的第一个值为止。
在这里插入图片描述

注意：间隙锁唯一目的是防止其他事务插入间隙。间隙锁可以共存，一个事务采用的间隙锁不会阻止另一个事务在同一间隙上采用间隙锁。