MySQL InnoDB在Repeatable Read事务隔离级别的加锁情况

MySQL版本：8.0.30

REPEATABLE READ事务隔离级别索引加锁测试

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CREATE TABLE `user` (
  `id` int NOT NULL,
  `money` int DEFAULT NULL,
  `age` int DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `index_age` (`age`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

INSERT INTO user VALUES(1,1,10);
INSERT INTO user VALUES(4,4,14);
INSERT INTO user VALUES(8,8,18);
INSERT INTO user VALUES(12,12,22);
INSERT INTO user VALUES(16,16,26);

设置和查看事务隔离级别

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SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL  REPEATABLE READ;
SELECT @@TRANSACTION_ISOLATION;

MySQL默认的事务隔离级别为REPEATABLE READ。

唯一索引命中

时间	事务1	事务2
T1	BEGIN;
T2	UPDATE user SET money=44 WHERE id=4;
T3		BEGIN;
T4		阻塞： SELECT * FROM user WHERE id=4 for UPDATE; 1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
T5		不阻塞： INSERT INTO user VALUES(3,3,13); INSERT INTO user VALUES(5,5,15);
T6	COMMIT;
T7		不阻塞： SELECT * FROM user WHERE id=4 for UPDATE;
T8		ROLLBACK;
T9	UPDATE user SET money=4 WHERE id=4;

事务1对主键索引（或唯一索引）id=4加了记录互斥锁，所以T4时，事务2申请对id=4加记录互斥锁的请求被阻塞
T5时，往id=3和id=5插入数据都可以成功
T6时，事务1提交事务，释放了持有的id=4的记录锁，所以T7时，事务2再次申请id=4的记录互斥锁成功。
T8和T9还原现有的环境，用于后续实验。
所以唯一索引命中，加记录互斥锁。

T4时，performance_schema.data_locks表的锁占用情况：

唯一索引未命中

时间	事务1	事务2
T1	BEGIN;
T2	UPDATE user SET money=3 WHERE id=3;
T3		BEGIN;
T4		不阻塞： SELECT * FROM user WHERE id=3 for UPDATE; UPDATE user SET money=33 WHERE id=3; SELECT * FROM user WHERE id=1 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE id=4 FOR UPDATE; INSERT INTO user VALUES(5,5,15);
T5		ROLLBACK; BEGIN;
T6		阻塞： INSERT INTO user VALUES(2,2,12); INSERT INTO user VALUES(3,3,13);
T7	COMMIT;
T8		不阻塞： INSERT INTO user VALUES(2,2,12); INSERT INTO user VALUES(3,3,13);
T10		ROLLBACK;

T2时，事务1访问id=3的主键索引，由于索引不存在，InnoDB在(1,4)范围加间隙锁
T4时，事务2尝试在(1,4)的边界1和4获取互斥锁都能够成功；尝试在边界外5插入数据，也能够成功；另外有一个重要的注意点，间隙锁和间隙锁之间并不互斥 ，事务T1在(1,4)范围加了间隙锁后，事务T2能马上在(1,4)范围加间隙锁，并不会阻塞。
T5时，回滚事务，重新开启一个事务，是为了简化data_locks表中的记录数，便于观察
T6时，事务2尝试在(1,4)的间隙锁范围插入数据均被阻塞
所以，唯一索引未命中 的情况下，会加间隙锁 ，开区间，间隙锁会阻塞在对应范围的数据插入，

T4截图

T6截图

唯一索引范围查询

时间	事务1	事务2
T1	BEGIN;
T2	SELECT * FROM user WHERE id BETWEEN 3 AND 6 FOR UPDATE;
T3		BEGIN;
T4		不阻塞： SELECT * FROM user WHERE id=1 for UPDATE; SELECT * FROM user WHERE id=8 for UPDATE;
T5		阻塞： INSERT INTO user VALUES(2,2,12); INSERT INTO user VALUES(3,3,13); SELECT * FROM user WHERE id=4 FOR UPDATE; INSERT INTO user VALUES(5,5,15);
T6	COMMIT;
T7		不阻塞： INSERT INTO user VALUES(2,2,12); INSERT INTO user VALUES(3,3,13);
T8		ROLLBACK;
T9

T2时，事务1获取了主键索引id=4的记录互斥锁，并获取了id=8的间隙锁，照理说应该锁定的范围是[4,8)
T4时，事务2为id=1和id=8加记录互斥锁，都不阻塞
T5时，事务2尝试在[4,8)范围获取记录互斥锁，均被阻塞，意料之中；但是出乎意料的是，id=2和id=3的记录也无法插入，所以事务1实际锁定的范围在(1,8)
从T5的截图可以看到，事务2的插入意向锁需要锁定(1,4)的间隙，而事务1锁定了id=4的记录互斥锁和(4,8)的间隙锁，不应该冲突啊，有没有哪位大佬解释下？
所以，唯一索引范围查询，使用开区间，临键锁

T2时，锁占用情况

T4时，锁占用情况

T5时，锁占用情况

非唯一索引命中

时间	事务1	事务2
T1	BEGIN;
T2	SELECT * FROM user WHERE age=14 FOR UPDATE;
T3		BEGIN;
T4		不阻塞： SELECT * FROM user WHERE age=10 for UPDATE; SELECT * FROM user WHERE age=18 for UPDATE;
T5		阻塞： SELECT * FROM user WHERE id=4 for UPDATE; INSERT INTO user VALUES(3,3,13); INSERT INTO user VALUES(5,5,15);
T6	COMMIT;
T7		不阻塞： SELECT * FROM user WHERE id=4 for UPDATE;
T8		ROLLBACK;
T9

T2时，事务1对非唯一索引age=14获取互斥锁，从截图可以看到，InnoDB对主键索引id=4加了互斥记录锁，对age=14加了互斥记录锁，对age=(14,18)加了互斥间隙锁
T4时，事务2获取边界age=10和age=18的互斥锁都请求成功
T5时，事务2获取id=4的互斥记录锁，被阻塞，符合预期；尝试在age=(14,18)插入数据，被阻塞，被阻塞；尝试在age=(10,14)插入数据，被阻塞，说明事务1锁定了(11,14)的范围
所以，非唯一索引的等值匹配命中，使用临键锁 ，锁定当前记录+前后间隙，是开区间 (10,18)，且会锁定对应的主键索引的记录锁。

T2，加锁情况

T4，获取age=10的锁情况

非唯一索引未命中

时间	事务1	事务2
T1	BEGIN;
T2	SELECT * FROM user WHERE age=15 FOR UPDATE;
T3		BEGIN;
T4		不阻塞： SELECT * FROM user WHERE age=10 for UPDATE; SELECT * FROM user WHERE age=14 for UPDATE; SELECT * FROM user WHERE age=18 for UPDATE; INSERT INTO user VALUES(3,3,13);
T5		阻塞： INSERT INTO user VALUES(5,5,15);
T6	COMMIT;
T7		不阻塞： INSERT INTO user VALUES(5,5,15);
T8		ROLLBACK;
T9

T2时，事务1对非唯一索引age=15获取互斥锁，由于未命中，从截图可以看到，InnoDB对age=(14,18)加了互斥间隙锁
T4~T7验证了age=(14,18)的互斥间隙锁。

T2时，锁占用情况

非唯一索引范围查询

时间	事务1	事务2
T1	BEGIN;
T2	SELECT * FROM user WHERE age BETWEEN 13 AND 16 FOR UPDATE;
T3		BEGIN;
T4		不阻塞： SELECT * FROM user WHERE age=10 FOR UPDATE;
T5		阻塞： INSERT INTO user VALUES(2,2,12); INSERT INTO user VALUES(3,3,13); SELECT * FROM user WHERE age=14 FOR UPDATE; INSERT INTO user VALUES(5,5,15); SELECT * FROM user WHERE age=18 FOR UPDATE;
T6	COMMIT;
T7		不阻塞： INSERT INTO user VALUES(2,2,12); INSERT INTO user VALUES(3,3,13); SELECT * FROM user WHERE age=14 FOR UPDATE; INSERT INTO user VALUES(5,5,15); SELECT * FROM user WHERE age=18 FOR UPDATE;
T8		ROLLBACK;
T9

T2时，事务1执行非唯一索引的范围查询后，InnoDB锁定了主键索引id=4，并锁定了age=14和age=18的非唯一索引。
T4时，事务2访问age=10获取互斥锁，成功获取
T5时，事务2无法获取age=14和age=18的非唯一索引的互斥锁，符合预期；但是，对于age=(10,14)和age=(14,18)范围的互斥锁也无法访问，说明InnoDB实际上在age=(10,18]范围加了临键锁。
所以，非唯一索引的范围查询使用临键锁 ，且区间为前开后闭 。且会锁定区间内的主键索引的记录锁。

T2时，锁占用情况

T5执行插入age=12加锁情况

无索引命中

时间	事务1	事务2
T1	BEGIN;
T2	SELECT * FROM user WHERE money=8 FOR UPDATE;
T3		BEGIN;
T4		阻塞： SELECT * FROM user WHERE money=1 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=3 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=4 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=8 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=16 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=22 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=23 FOR UPDATE; INSERT INTO user VALUES(100,100,100);
T5	COMMIT;
T6		ROLLBACK;
T7
T8
T9

T2时，事务1申请锁定money=8的记录，可以看到，InnoDB直接加了表锁，锁定了整张表，导致后续的查询都被阻塞。

T2时，加锁情况

无索引未命中

时间	事务1	事务2
T1	BEGIN;
T2	SELECT * FROM user WHERE money=9 FOR UPDATE;
T3		BEGIN;
T4		阻塞： SELECT * FROM user WHERE money=1 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=3 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=4 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=8 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=16 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=22 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=23 FOR UPDATE; INSERT INTO user VALUES(100,100,100);
T5	COMMIT;
T6		ROLLBACK;
T7
T8
T9

无索引情况下，即使不命中数据，也会加表锁。

无索引范围查询

时间	事务1	事务2
T1	BEGIN;
T2	SELECT * FROM user WHERE money BETWEEN 5 AND 12 FOR UPDATE;
T3		BEGIN;
T4		阻塞： SELECT * FROM user WHERE money=1 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=3 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=4 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=8 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=16 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=22 FOR UPDATE; SELECT * FROM user WHERE money=23 FOR UPDATE; INSERT INTO user VALUES(100,100,100);
T5	COMMIT;
T6		ROLLBACK;
T7
T8
T9

无索引情况下，范围查询，也会加表锁。

总结

无索引情况下，一致性锁定读，即加锁读，直接加表锁
唯一索引：命中，记录互斥锁；未命中，会加开区间，间隙锁；范围查询，开区间，临键锁
非唯一索引：命中，主键索引加记录互斥锁，非唯一索引使用开区间，临键锁；未命中，会加开区间，间隙锁；范围查询，前开后闭，临键锁。