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1.1 鎖概述

鎖是計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程或線程并發(fā)訪問(wèn)某一資源的機(jī)制（避免爭(zhēng)搶）。

在數(shù)據(jù)庫(kù)中，除傳統(tǒng)的計(jì)算資源（如 CPU、RAM、I/O 等）的爭(zhēng)用以外，數(shù)據(jù)也是一種供許多用戶共享的資源。如何保證數(shù)據(jù)并發(fā)訪問(wèn)的一致性、有效性是所有數(shù)據(jù)庫(kù)必須解決的一個(gè)問(wèn)題，鎖沖突也是影響數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)訪問(wèn)性能的一個(gè)重要因素。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，鎖對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)而言顯得尤其重要，也更加復(fù)雜。

1.2 鎖分類

從對(duì)數(shù)據(jù)操作的粒度分 ：

1） 表鎖：操作時(shí)，會(huì)鎖定整個(gè)表。

2） 行鎖：操作時(shí)，會(huì)鎖定當(dāng)前操作行。

從對(duì)數(shù)據(jù)操作的類型分：

1） 讀鎖（共享鎖）：針對(duì)同一份數(shù)據(jù)，多個(gè)讀操作可以同時(shí)進(jìn)行而不會(huì)互相影響。

2） 寫鎖（排它鎖）：當(dāng)前操作沒(méi)有完成之前，它會(huì)阻斷其他寫鎖和讀鎖。

1.3 MySQL 鎖

相對(duì)其他數(shù)據(jù)庫(kù)而言，MySQL的鎖機(jī)制比較簡(jiǎn)單，其最顯著的特點(diǎn)是不同的存儲(chǔ)引擎支持不同的鎖機(jī)制。下表中羅列出了各存儲(chǔ)引擎對(duì)鎖的支持情況：

MySQL這3種鎖的特性可大致歸納如下 ：

從上述特點(diǎn)可見(jiàn)，很難籠統(tǒng)地說(shuō)哪種鎖更好，只能就具體應(yīng)用的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)哪種鎖更合適！僅從鎖的角度來(lái)說(shuō)：表級(jí)鎖更適合于以查詢?yōu)橹鳎挥猩倭堪此饕龡l件更新數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如Web 應(yīng)用；而行級(jí)鎖則更適合于有大量按索引條件并發(fā)更新少量不同數(shù)據(jù)，同時(shí)又有并查詢的應(yīng)用，如一些在線事務(wù)處理（OLTP）系統(tǒng)。

1.2 MyISAM 表鎖

MyISAM 存儲(chǔ)引擎只支持表鎖，這也是MySQL開始幾個(gè)版本中唯一支持的鎖類型。

1.2.1 如何加表鎖

MyISAM 在執(zhí)行查詢語(yǔ)句（SELECT）前，會(huì)自動(dòng)給涉及的所有表加讀鎖，在執(zhí)行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT 等）前，會(huì)自動(dòng)給涉及的表加寫鎖，這個(gè)過(guò)程并不需要用戶干預(yù)，因此，用戶一般不需要直接用 LOCK TABLE 命令給 MyISAM 表顯式加鎖。

顯示加表鎖語(yǔ)法：

create database demo_03 default charset=utf8mb4;
?
use demo_03;
?
CREATE TABLE `tb_book` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  `publish_time` DATE DEFAULT NULL,
  `status` CHAR(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
?
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'JAVA編程思想','2088-08-01','1');
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'solr編程思想','2088-08-08','0');
?
?
?
CREATE TABLE `tb_user` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
?
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'令狐沖');
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'田伯光');
?

1.2.2 讀鎖案例

準(zhǔn)備環(huán)境

create database demo_03 default charset=utf8mb4;
?
use demo_03;
?
CREATE TABLE `tb_book` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  `publish_time` DATE DEFAULT NULL,
  `status` CHAR(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
?
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'java編程思想','2088-08-01','1');
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'solr編程思想','2088-08-08','0');
?
CREATE TABLE `tb_user` (
  `id` INT(11) auto_increment,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
?
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'令狐沖');
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'田伯光');
?

客戶端 一 ：

1）獲得tb_book 表的讀鎖

insert into tb_book values(null,'Mysql高級(jí)','2088-01-01','1');

2） 執(zhí)行查詢操作

insert into tb_book values(null,'Mysql高級(jí)','2088-01-01','1');

可以正常執(zhí)行 ， 查詢出數(shù)據(jù)。

客戶端 二 ：

3） 執(zhí)行查詢操作

insert into tb_book values(null,'Mysql高級(jí)','2088-01-01','1');

客戶端 一 ：

4）查詢未鎖定的表

insert into tb_book values(null,'Mysql高級(jí)','2088-01-01','1');

客戶端 二 ：

5）查詢未鎖定的表

insert into tb_book values(null,'Mysql高級(jí)','2088-01-01','1');

可以正常查詢出未鎖定的表；

客戶端 一 ：

6） 執(zhí)行插入操作

insert into tb_book values(null,'Mysql高級(jí)','2088-01-01','1');

執(zhí)行插入， 直接報(bào)錯(cuò) ， 由于當(dāng)前tb_book 獲得的是 讀鎖， 不能執(zhí)行更新操作。

客戶端 二 ：

7） 執(zhí)行插入操作

insert into tb_book values(null,'Mysql高級(jí)','2088-01-01','1');

當(dāng)在客戶端一中釋放鎖指令 unlock tables 后 ， 客戶端二中的 inesrt 語(yǔ)句 ， 立即執(zhí)行 ；

1.2.3 寫鎖案例

客戶端 一 :

1）獲得tb_book 表的寫鎖

lock table tb_book write ;

2）執(zhí)行查詢操作

select * from tb_book ;

查詢操作執(zhí)行成功；

3）執(zhí)行更新操作

update tb_book set name = 'java編程思想（第二版）' where id = 1;

更新操作執(zhí)行成功 ；

客戶端 二 :

4）執(zhí)行查詢操作

select * from tb_book ;

當(dāng)在客戶端一中釋放鎖指令 unlock tables 后 ， 客戶端二中的 select 語(yǔ)句 ， 立即執(zhí)行 ；

1.2.4 結(jié)論

鎖模式的相互兼容性如表中所示：

由上表可見(jiàn)：

1） 對(duì)MyISAM 表的讀操作，不會(huì)阻塞其他用戶對(duì)同一表的讀請(qǐng)求，但會(huì)阻塞對(duì)同一表的寫請(qǐng)求；

2） 對(duì)MyISAM 表的寫操作，則會(huì)阻塞其他用戶對(duì)同一表的讀和寫操作；

簡(jiǎn)而言之，就是讀鎖會(huì)阻塞寫，但是不會(huì)阻塞讀。而寫鎖，則既會(huì)阻塞讀，又會(huì)阻塞寫。

此外，MyISAM 的讀寫鎖調(diào)度是寫優(yōu)先，這也是MyISAM不適合做寫為主的表的存儲(chǔ)引擎的原因。因?yàn)閷戞i后，其他線程不能做任何操作，大量的更新會(huì)使查詢很難得到鎖，從而造成永遠(yuǎn)阻塞。

1.2.5 查看鎖的爭(zhēng)用情況

show open tables；

In_user : 表當(dāng)前被查詢使用的次數(shù)。如果該數(shù)為零，則表是打開的，但是當(dāng)前沒(méi)有被使用。

Name_locked：表名稱是否被鎖定。名稱鎖定用于取消表或?qū)Ρ磉M(jìn)行重命名等操作。

show status like 'Table_locks%';

Table_locks_immediate ： 指的是能夠立即獲得表級(jí)鎖的次數(shù)，每立即獲取鎖，值加1。

Table_locks_waited ： 指的是不能立即獲取表級(jí)鎖而需要等待的次數(shù)，每等待一次，該值加1，此值高說(shuō)明存在著較為嚴(yán)重的表級(jí)鎖爭(zhēng)用情況。

1.3 InnoDB 行鎖

1.3.1 行鎖介紹

行鎖特點(diǎn) ：偏向InnoDB 存儲(chǔ)引擎，開銷大，加鎖慢；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率最低,并發(fā)度也最高。

InnoDB 與 MyISAM 的最大不同有兩點(diǎn)：一是支持事務(wù)；二是 采用了行級(jí)鎖。

1.3.2 背景知識(shí)

事務(wù)、ACID屬性、事務(wù)隔離級(jí)別，詳情請(qǐng)看：事務(wù)特性及隔離級(jí)別詳述

1.3.3 InnoDB 的行鎖模式

InnoDB 實(shí)現(xiàn)了以下兩種類型的行鎖。

• 共享鎖（S）：又稱為讀鎖，簡(jiǎn)稱S鎖，共享鎖就是多個(gè)事務(wù)對(duì)于同一數(shù)據(jù)可以共享一把鎖，都能訪問(wèn)到數(shù)據(jù)，但是只能讀不能修改。
• 排他鎖（X）：又稱為寫鎖，簡(jiǎn)稱X鎖，排他鎖就是不能與其他鎖并存，如一個(gè)事務(wù)獲取了一個(gè)數(shù)據(jù)行的排他鎖，其他事務(wù)就不能再獲取該行的其他鎖，包括共享鎖和排他鎖，但是獲取排他鎖的事務(wù)是可以對(duì)數(shù)據(jù)就行讀取和修改。

對(duì)于UPDATE、DELETE和INSERT語(yǔ)句，InnoDB會(huì)自動(dòng)給涉及數(shù)據(jù)集加排他鎖（X)；

對(duì)于普通SELECT語(yǔ)句，InnoDB不會(huì)加任何鎖；

可以通過(guò)以下語(yǔ)句顯示給記錄集加共享鎖或排他鎖 。

共享鎖（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE
?
排他鎖（X) ：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

1.3.4 案例準(zhǔn)備工作

create table test_innodb_lock(
    id int(11),
    name varchar(16),
    sex varchar(1)
)engine = innodb default charset=utf8;
?
insert into test_innodb_lock values(1,'100','1');
insert into test_innodb_lock values(3,'3','1');
insert into test_innodb_lock values(4,'400','0');
insert into test_innodb_lock values(5,'500','1');
insert into test_innodb_lock values(6,'600','0');
insert into test_innodb_lock values(7,'700','0');
insert into test_innodb_lock values(8,'800','1');
insert into test_innodb_lock values(9,'900','1');
insert into test_innodb_lock values(1,'200','0');
?
create index idx_test_innodb_lock_id on test_innodb_lock(id);
create index idx_test_innodb_lock_name on test_innodb_lock(name);

1.3.5 行鎖基本演示

1.3.6 無(wú)索引行鎖升級(jí)為表鎖

如果不通過(guò)索引條件檢索數(shù)據(jù)，那么InnoDB將對(duì)表中的所有記錄加鎖，實(shí)際效果跟表鎖一樣。

查看當(dāng)前表的索引 ： show index from test_innodb_lock ;

由于 執(zhí)行更新時(shí) ， name字段本來(lái)為varchar類型， 我們是作為數(shù)組類型使用，存在類型轉(zhuǎn)換，索引失效，最終行鎖變?yōu)楸礞i ；

1.3.7 間隙鎖危害

當(dāng)我們用范圍條件，而不是使用相等條件檢索數(shù)據(jù)，并請(qǐng)求共享或排他鎖時(shí)，InnoDB會(huì)給符合條件的已有數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖； 對(duì)于鍵值在條件范圍內(nèi)但并不存在的記錄，叫做 "間隙（GAP）" ， InnoDB也會(huì)對(duì)這個(gè) "間隙" 加鎖，這種鎖機(jī)制就是所謂的 間隙鎖（Next-Key鎖） 。

示例 ：

1.3.8 InnoDB 行鎖爭(zhēng)用情況

show  status like 'innodb_row_lock%';

Innodb_row_lock_current_waits: 當(dāng)前正在等待鎖定的數(shù)量
?
Innodb_row_lock_time: 從系統(tǒng)啟動(dòng)到現(xiàn)在鎖定總時(shí)間長(zhǎng)度
?
Innodb_row_lock_time_avg:每次等待所花平均時(shí)長(zhǎng)
?
Innodb_row_lock_time_max:從系統(tǒng)啟動(dòng)到現(xiàn)在等待最長(zhǎng)的一次所花的時(shí)間
?
Innodb_row_lock_waits: 系統(tǒng)啟動(dòng)后到現(xiàn)在總共等待的次數(shù)
?
當(dāng)?shù)却拇螖?shù)很高，而且每次等待的時(shí)長(zhǎng)也不小的時(shí)候，我們就需要分析系統(tǒng)中為什么會(huì)有如此多的等待，然后根據(jù)分析結(jié)果著手制定優(yōu)化計(jì)劃。

1.3.9 總結(jié)

InnoDB存儲(chǔ)引擎由于實(shí)現(xiàn)了行級(jí)鎖定，雖然在鎖定機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方面帶來(lái)了性能損耗可能比表鎖會(huì)更高一些，但是在整體并發(fā)處理能力方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)由于MyISAM的表鎖的。當(dāng)系統(tǒng)并發(fā)量較高的時(shí)候，InnoDB的整體性能和MyISAM相比就會(huì)有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。

但是，InnoDB的行級(jí)鎖同樣也有其脆弱的一面，當(dāng)我們使用不當(dāng)?shù)臅r(shí)候，可能會(huì)讓InnoDB的整體性能表現(xiàn)不僅不能比MyISAM高，甚至可能會(huì)更差。

優(yōu)化建議：

• 盡可能讓所有數(shù)據(jù)檢索都能通過(guò)索引來(lái)完成，避免無(wú)索引行鎖升級(jí)為表鎖。
• 合理設(shè)計(jì)索引，盡量縮小鎖的范圍
• 盡可能減少索引條件，及索引范圍，避免間隙鎖
• 盡量控制事務(wù)大小，減少鎖定資源量和時(shí)間長(zhǎng)度
• 盡可使用低級(jí)別事務(wù)隔離（但是需要業(yè)務(wù)層面滿足需求）