前言

讀鎖寫鎖意向鎖，表鎖行鎖頁面鎖。

在學習JAVA并發編程的時候，肯定少不了學習鎖。最常見的就是synchronized，鎖的概念不是很好理解，有的地方說是鎖住了一段代碼，有的地方說是鎖住了一個對象。弄得初學者都是丈二和尚——摸不著頭腦。

拋開這些結論性的說法，說一下我對鎖的理解（不管是Java中的鎖還是數據庫中的鎖，還是分布式鎖）。當我們需要限制某段程序在同一時刻，最多能被1個線程同時執行的時候就需要鎖。這個幸運的線程怎么選出來呢？那就讓他們去搶一個許可證吧，重點是需要保證這個許可證是唯一的，一次最多只能被一個線程搶到。許可證不要拘泥于是this，還有可能是數據庫設置了唯一鍵的列、緩存中唯一的key或者一個文件目錄。只有搶到了這個許可證的線程，才可以執行這段代碼，執行完成或者異常退出后自動釋放許可證。

理解了這點，再說鎖住的是一段代碼、一個對象，甚至是一個線程都無所謂了，因為鎖的作用就是在某一段時間內將一段代碼、一個對象（許可證）、一個線程綁定在一起。

MySQL中的鎖與存儲引擎有關，MyISAM只支持表級鎖，InnoDB既支持表級鎖，又支持行級鎖。

InnoDB中的鎖

InnoDB實現了行級鎖，可以分為兩種類型：共享（S）鎖定和排他（X）鎖定。

共享（S）鎖允許持有該鎖的事務讀取一行，所有又叫讀鎖
排他（X）鎖允許持有該鎖的事務更新或刪除行，所以又叫寫鎖。

多個事務并發執行時，如果事務T1在某一行r上持有共享（S）鎖，那么事務T2的對這行r的鎖請求將按以下方式處理：

T2對S鎖的請求可以立即獲得批準。T1和T2都在r上保持了S鎖。
T2對X鎖的請求不能獲取批準。

如果事務T1在某一行r上擁有排他（X）鎖，則事務T2不能獲取鎖（不論是S鎖還是X鎖）

換言之，S鎖和S鎖是兼容的，S鎖和X鎖是沖突的，X鎖和X鎖是沖突的

但是共享鎖和排它鎖并不是指具體的兩種鎖，而是指兩類鎖。
同樣的樂觀鎖和悲觀鎖也不是指具體的鎖，而是指兩類鎖。樂觀鎖是樂觀的認為每次都不會發生沖突，只會在更新的時候檢查要更新的值有沒有被別人修改過，因為沒有加鎖，所以樂觀鎖又叫無鎖。在數據庫中一般是用MVCC實現樂觀鎖，在Java中用CAS實現樂觀鎖。至于悲觀鎖就是悲觀的認為每次都會發生沖突，所以每次修改都需要加鎖。

表鎖

表鎖是MySQL中粒度最大的一種鎖，簡單粗暴的鎖住整張表，實現簡單所以支持的并發度低。InnoDB和MyIASM都支持表鎖，表鎖分為共享（S）鎖和排他（X）鎖。
表鎖的特點是實現簡單，并發度低。加鎖快，開銷小。不會出現死鎖。

行鎖

行鎖是MySQL中粒度最細的一種鎖，每次只鎖住要操作的那一行。實現復雜，支持的并發度高。只有InnoDB支持行鎖。行鎖也分為共享（S）鎖和排他（X）鎖。行鎖是對索引的鎖定。例如SELECT c1 FROM t WHERE c1 = 10 FOR UPDATE，防止任何其他事務插入，更新或刪除t.c1值為10的行。行鎖始終鎖定索引，對于沒有創建索引的表，InnoDB創建一個隱藏的聚簇索引并將該索引用于行鎖。
行鎖的特點是實現復雜，并發度高。加鎖慢，開銷大。會出現死鎖。

意向鎖（Intention Locks）

InnoDB支持多種粒度鎖定，允許行鎖和表鎖并存。為了使在多個粒度級別上的鎖定變得切實可行，InnoDB實現了意圖鎖。意向鎖是表級鎖，表示事務稍后對表中的行需要上哪種類型的鎖（共享鎖或排他鎖）。有兩種類型的意圖鎖：
* 意向共享鎖（IS）表示事務打算給數據行加行共享鎖，事務在給一個數據行加共享鎖前必須先取得該表的 IS 鎖。
* 意向排他鎖（IX）表示事務打算給數據行加行排他鎖，事務在給一個數據行加排他鎖前必須先取得該表的 IX 鎖。

SELECT ... LOCK IN SHARE MODE設置IS鎖定，而SELECT ... FOR UPDATE設置IX鎖定。

表級鎖之間的兼容性如下

有的同學一看到這么多種情況就頭暈，死記硬背是不可能死記硬背的，這輩子都不會死記硬背。既然這樣，那就干脆不記，花點時間深入了解一下為什么要設計成表中這樣。

要想理解這個表，首先得理解為什么要有意向鎖（Intention Locks），關于意向鎖的作用，官方文檔上給出了這么一句話：

Intention locks do not block anything except full table requests (for example, LOCK TABLES … WRITE). The main purpose of intention locks is to show that someone is locking a row, or going to lock a row in the table.

意向鎖不會阻止任何其他請求，除了（鎖定）全表請求（例如LOCK TABLES ... WRITE）外。意向鎖定的主要目的是：聲明已經有事務正在鎖定表中的行，或者即將鎖定表中的行。

這句話透露出了意向鎖雖然是表鎖，但是和行鎖是完全兼容的（包括共享鎖和排它鎖）。但是聲明表中的行正在被鎖定或者即將被鎖定，有什么用呢？

假設事務A給表中某一行加了排它鎖，而事務B想給這個表加一個全表的排他鎖，這時候事務B就需要判斷當前表中到底有沒有排他鎖，如果有的話，是不能成功加上去表的排它鎖的。此時，如果沒有意向鎖，事務B只能遍歷整個索引去判斷，這樣無疑是低效的。為了解決這個問題，MySQL引入了意向鎖。當事務A給某一行加了排它鎖或者共享鎖后，會分別在表上加意向排它鎖（IX）或者意向共享鎖（IS），這時，事務B就可很輕松的判斷當前表是否有行鎖，這也就是前文所說的：為了使在多個粒度級別上的鎖定變得切實可行，InnoDB實現了意圖鎖。

理解了意圖鎖的作用，再來看看上面的表格。S鎖和X鎖之間的兼容性前文已經理清了，還剩下IX和IS之間以及S/X和IS/IX的兼容性。

由于某一行被加了S鎖或者X鎖后，表上都會加上對應的IS鎖和IX鎖。另一個事務想鎖住另一條記錄，也得加上對應的IS鎖或者IX鎖，所以IS和IS、IS和IX以及IX和IX必定是兼容的，不然整個表最多只能上一個行鎖。

至于S鎖、X鎖和IS鎖、IX鎖的兼容性則需與分情況討論了。當整個表上了X鎖之后，再也不能上別的X鎖或者S鎖了，所以X鎖和IS、IX都是沖突的。當整個表上了S鎖之后，不能再上X鎖了，但是還可以上S鎖，所以S鎖和IX鎖是沖突的，但是和IS鎖是兼容的。

這樣理解了之后，再看上面的那個表格，似乎也變得有規律了。

間隙鎖（Gap Locks）

間隙鎖鎖定的是索引記錄之間的間隙，或者在第一個或最后一個索引記錄之前的間隙。例如SELECT c1 FROM t WHERE c1 BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE，可以防止其他事務將t.c1為15的記錄插入表中，因為這兩個值之間的間隙是被鎖定的。
間隙可能跨越單個索引值，多個索引值，甚至為空。
間隙鎖的唯一目的是防止其他事務在間隙中插入數據。間隙鎖可以共存。一個事務執行的間隙鎖，不會阻止另一事務對相同的間隙進行間隙鎖定。

Next-Key Locks

Next-Key Locks是索引記錄上的行鎖和索引記錄之前的間隙上的間隙鎖的組合。如果一個session在索引中的記錄R上具有共享或排他鎖，則另一session不能按照索引順序在R之前的間隙中插入新的索引記錄。
默認情況下，InnoDB設置的事務隔離級別是REPEATABLE READ。在這種情況下，InnoDB使用Next-Key Locks進行搜索和索引掃描，這可以防止幻讀（虛讀）。關于MySQL隔離級別相關的問題，請參考：面試官：MySQL事務是怎么實現的

插入意圖鎖（Insert Intention Locks）

插入意圖鎖是在行插入之前，通過INSERT操作設置的間隙鎖的一種類型。如果多個事務想要在同一個間隙中插入不同的值（也就是插入的位置不同），則這多個事務均不會被阻塞。假設有索引記錄，其值分別為4和7。單獨的事務分別嘗試插入值5和6，在獲得插入行的排他鎖之前，每個事務都使用插入意圖鎖來鎖定4和7之間的間隙，但不會互相阻塞，因為插入的行是無沖突的。

自增鎖（AUTO-INC Locks）

AUTO-INC鎖是一種特殊的表級鎖，由事務插入具有AUTO_INCREMENT列的表中獲得。在最簡單的情況下，如果一個事務正在向表中插入值，則任何其他事務都必須等待這個事務在該表中進行插入，以便第一個事務插入的行接收連續的主鍵值。

MyISAM中的鎖

相比之下MyISAM中的鎖就簡單多了，因為MyISAM只支持表鎖。并且共享鎖和排它鎖也滿足如下關系

死鎖

前文提到InnoDB行鎖可能是出現死鎖，死鎖是一個計算機領域的概念，而不是數據庫特有的，所以死鎖的概念是通用的。這里演示下MySQL行鎖導致的死鎖，這也是官網上給出的例子
首先準備數據

## 創建表
CREATE TABLE t (i INT) ENGINE = InnoDB;
## 新增數據INSERT INTO t (i) VALUES(1);

具體操作的時間線如下

事務A在T5執行時，事務B會收到一條錯誤信息

ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

此處發生死鎖，因為事務A需要X鎖才能刪除該行。但是，不能授予該鎖定請求，因為事務B已經具有X鎖定請求，并且正在等待事務A釋放其S鎖定。由于B事先要求X鎖，因此A持有的S鎖也不能升級為X鎖。結果，InnoDB為其中一個客戶端生成一個錯誤并釋放其鎖。此時時，可以授予對另一個客戶端的鎖定請求，并從表中刪除該行。

也就是說MySQL可以自動檢測死鎖，并且放棄一個事務來成全另一個事務，這點與Java程序中的死鎖不一樣。

查詢事務、鎖相關的參考命令如下：

## 查看當前事務狀態
select trx_id, trx_state, trx_started, trx_requested_lock_id, trx_wait_started, trx_query, trx_isolation_level from information_schema.innodb_trx;
## 查看當前鎖定的事務select * from information_schema.innodb_locks;
## 查看當前正在等待鎖的事務select * from information_schema.innodb_lock_waits;