Mysql剖析(四)----Mysql的行锁、表锁、间隙锁详解

简介：编程中的锁是一种同步机制，用于控制对共享资源的访问，确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源，从而避免竞态条件和其他并发问题，保证线程安全和正确的数据访问。锁的概念来源于日常生活，其中锁和钥匙用于控制对某个空间的访问，确保安全隐私。在编程中，锁用于控制对共享资源访问，防止多个线程同一时间修改同一数据，从而引发数据不一致的问题。锁的实现方式多种多样，包括悲观锁和乐观锁等，具体选用哪种取决于应用程序的特定需求和并发控制的复杂性。

一丶Mysql的锁分类

在Mysql中锁也分为很多种，按照不同维度有不同分法：

从业务上分为乐观锁（用版本对比来实现）和悲观锁
从数据库操作类型来分，分为读锁和写锁（都是数据悲观锁的范畴）
- 读锁（共享锁、S锁Shard））：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响
- 写锁（排它锁、X锁Exclusive）：当前写操作没有完成前、它会阻断其它写锁和读锁
从对数据操作颗粒来分：分为表锁和行锁

二丶乐观锁和悲观锁

乐观锁和悲观锁是按照加锁机制进行分类的，是一种设计理念，并不是具体的某把锁，乐观锁和悲观锁不仅适用于数据库也适用于Java应用中或其他中间件：Redis、ElasticSearch

悲观锁：悲观锁的设计理念是悲观的，认为总有线程并发问题导致数据不安全，所以在整个数据处理的过程中，将数据处于锁定状态，数据处理完成后释放锁（一般是事务提交之后）。悲观锁的实现往往依靠数据库提供锁机制。通常是在select语句后面增加for update来锁定数据。其实对于Synchronized、Lock等锁也是一种悲观锁：举例在Java中的用法。

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1. 查询User，通过 select id,amount from Account where id = 1 for update 加锁
2. 在业务代码中修改amount的值
3. 执行update，完成事务提交了

乐观锁：乐观锁是相对悲观锁而言，乐观锁假设数据一般情况下不会造成冲突，在数据处理的过程中不会加锁，在数据进行提交更新的时候（update更新到数据库时），才会对数据的冲突与否进行检测，如果发现冲突则抛出异常。在数据库中通常使用Version版本号、或者时间戳、或者UUID来实现乐观锁，Atomicinterger等原子类、ElasticSearch也是通过乐观锁来控制并发修改。

三丶共享锁和排它锁

在Mysql中按数据的读写操作分为：共享锁（读锁）和排它锁（写锁），共享锁意味着多个事务可以获取到同一把锁，通常是用于读操作；而排它锁是相互排斥的，只可能有一个事务获取排他锁，通常发生在写操作上。

读锁（Shard Lock）共享锁：又称为S锁，允许多个事务同事获取该锁，也就是允许事务同时读取一条数据。当一个事务为数据加上读锁之后，其他事务只能对该数据加上读锁，而不能对数据加写锁，直到所有的读锁释放之后其他事物才能对其进行加持写锁。共享锁的特性主要是为了支持并发的读取数据，读取数据的时候不支持修改，避免出现重复读的问题。

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在select语句末尾加上lock in share mode关键字即可加共享锁。

写锁（Exclusive Lock）排它锁：又称X锁，当一个事物为数据加上写锁时，其他请求将不能再为数据加上任何锁，知道该锁释放之后，其他事务才能对数据进行加锁。排它锁的目的是在数据修改的时候，不允许其它同时修改，也不允许其他人读取，避免出现脏数据（脏读）的问题，Mysql在执行写操作时默认会加上排他锁，或者我们也可以在语句末尾加上for update关键字来实现排他锁。
意向锁（Intention Lock）：又称I锁，针对表锁主要为了提高加表锁的效率，是Mysql自己加的。当有事务给表的数据行加了共享锁或排它锁，同时会给自己设定一个表示，代表已经有行锁了，其他事务要想对表加表锁时，就不必逐行判断有没有行锁可能跟表锁冲突了，直接读这个标识就可以确定自己该不该加表锁。特别是表中记录很多的时候，逐行判断加表锁的方式效率就会很低，这个标识就是意向锁。意向锁主要分为：
- 意向共享锁：IS锁，对整个表加共享锁（读锁）之前，需要先获取意识共享锁；
- 意识排它锁：IX锁，对整个表加怕他锁（写锁）之前，需要先获取意识排它锁；

四丶表锁页锁和行锁

表锁：指上锁的时候锁住的是整个表，当下一个事务访问该表的时候，必须等上一个事务释放了锁才能进行对表的访问，特点：粒度大，加锁简单，容易冲突，一般用在整表数据迁移的场景，业务中一般不会加表锁，使用SQL

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LOCK TABLES table_name [READ | WRITE];
//释放锁
UNLOCK TABLES;

页锁：在页的粒度上进行锁定，页锁定是Mysql中锁定粒度介于行级锁和表级锁之间的一种锁，表级锁速度快，但冲突多，行级冲突少，但是速度慢。所以折中了页级，一次锁定相邻的一组记录，特点：开销和加锁时间介于表锁和行锁之间，会出现死锁，锁定粒度介于表锁和行锁之间，并发度一般。只有BDB存储引擎支持页锁：使用SQL
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```
//锁定一个页
LOCK TABLES t1, t2 ... tN;
//释放页锁
UNLOCK TABLES;
//使用页级别的事务锁定
SELECT ... FOR UPDATE;
//使用表级别的锁定
LOCK TABLES table_name WRITE;
```
行锁：值上锁的时候锁住的是表的某一行或多行记录，其他事务访问同一张表时，只有被锁住的记录不能被访问，其他记录可以正常访问，特点：粒度小，加锁比表锁麻烦，不容易冲突，相对表锁支持的并发要高。使用SQL

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LOCK TABLES my_table WRITE;
-- 执行更新操作
UPDATE my_table SET column_name = 'value' WHERE some_condition;
-- 解锁
UNLOCK TABLES;

间隙锁：是属于行锁的一种，间隙锁是在事务加锁后其锁住的表记录的某一区间，当表的相邻ID之间出现空隙就会出现一个区间，遵循左开右闭原则。间隙锁只会出现在RepeatableRead（可重复读）的事务级别中。间隙锁本质上是用于阻止其他事务在该间隙插入新纪录，而自身事务是允许间隙内插入数据的，事务并发就会产生幻读问题，在RR隔离级别中，Mysql通过间隙所来解决幻读问题。假如数据库有数据ID为： 1，2，3，8，10 ；那么 3-8，8-10 ，10-正无穷三个间隙，当我们执行**select * from 表 where id = 5 for update ，**那么3-8，这个区间就会被锁住，其他事务是无法插入3-8这个范围数据。其他区间也是一样。

五丶Mysql锁超时

Mysql锁超时是指当一个事务在等待获取锁的过程中，超过了设定的等待时间，Mysql会自动中断该事物执行，并返回一个错误。这种超时机制有助于防止长时间的锁等待导致的数据库性能下降或死锁问题。Mysql通过InnoDB存储引擎的后台线程进行超时检查，每秒进行一次，查找是否有锁等待超时的事务。如果事务在等待锁的时间超过了阈值，就会触发等待超时报错Lock wait timeout exceeded ，如

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select * from t_user where id = 1 for UPDATE
> 1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
> 时间: 50.445s

为了解决这个问题可以有以下几种办法：

调整锁等待超时时间：通过调整Mysql的配置参数，可以增加或减少事务等待锁的最大时间。这需要根据具体业务和数据库负载决定。
优化事务处理：减少事务的执行时间，避免长时间占用数据库资源，从而减少锁等待的时间
调整数据结构或查询：优化数据库表结构和查询语句，减少不必要的锁竞争，提高数据库性能和并发处理能力。

结尾：喜欢的点个赞吧！！！