为什么非唯一索引会触发间隙锁？

在 MySQL 的 InnoDB 存储引擎中，非唯一索引触发间隙锁 的核心原因是为了 防止幻读（Phantom Read） ，尤其是在 REPEATABLE READ（可重复读）隔离级别下。以下从原理、场景和示例详细解释：

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1. 间隙锁的作用

间隙锁（Gap Lock）是 InnoDB 在索引记录之间的 间隙（Gap） 上施加的锁，用于阻止其他事务在这些间隙中插入新数据，从而保证事务执行期间查询结果集的一致性。

示例场景 ：

假设事务 A 执行 SELECT * FROM users WHERE age = 25 FOR UPDATE，若 age 是非唯一索引，InnoDB 会锁定 age = 25 的所有记录以及相邻的间隙，阻止其他事务插入 age = 25 的新记录。

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2. 非唯一索引的结构特点

非唯一索引允许存在重复的键值，因此索引树中可能存在多个相同键值的记录。

当通过非唯一索引查询时，InnoDB 无法仅通过锁定单一行来避免幻读，因为其他事务可能在 相同的键值范围内插入新数据。

示例数据：

假设表 users 的 age 是非唯一索引，数据如下：

+----+-----+
| id | age |
+----+-----+
| 1  | 20  |
| 3  | 25  |
| 5  | 25  | 
| 7  | 30  |
+----+-----+

索引 age 的结构（按升序排列）：

(20) → (25) → (25) → (30)

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3. 非唯一索引触发间隙锁的场景

场景 1：等值查询（age = 25）

-- 事务 A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE age = 25 FOR UPDATE;

• 锁定范围：

  1. 行锁 ：锁定所有 age = 25 的记录（id=3 和 id=5）。
  2. 间隙锁 ：锁定 age = 25 的前后间隙：
     • 左间隙：(20, 25)
     • 右间隙：(25, 30)

• 其他事务插入 age = 25 的新数据会被阻塞：

  -- 事务 B（阻塞）
  INSERT INTO users (id, age) VALUES (6, 25);

场景 2：范围查询（age > 20）

-- 事务 A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE age > 20 FOR UPDATE;

• 锁定范围 ：
  1. 行锁 ：锁定 age = 25 和 age = 30 的记录。
  2. 间隙锁 ：锁定所有符合条件的间隙：
     • (20, 25)、(25, 25)、(25, 30)、(30, +∞)

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4. 对比唯一索引的行为

如果是 唯一索引 （如主键 id），等值查询不会触发间隙锁：

-- 事务 A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE id = 3 FOR UPDATE;

• 锁定范围 ：仅锁定 id = 3 的行，不涉及间隙锁。

• 其他事务插入 id = 4 不会被阻塞 ：

  -- 事务 B（成功）
  INSERT INTO users (id, age) VALUES (4, 25);

例外：唯一索引的范围查询仍会触发间隙锁：

-- 事务 A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE id > 3 FOR UPDATE;

• 锁定 id > 3 的所有行和间隙（如 (3, 5)、(5, 7)、(7, +∞)）。

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5. 为什么非唯一索引必须加间隙锁？

• 防止幻读：如果仅锁定现有行，其他事务可以在间隙中插入相同键值的新数据，导致事务 A 的后续查询出现"幻行"。
• 保证可重复读：事务 A 在多次查询同一范围时，结果集必须一致。

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6. 如何避免非唯一索引的间隙锁？

方案 1：改用 READ COMMITTED 隔离级别

在 READ COMMITTED 级别下，InnoDB 不使用间隙锁（仅行锁），但可能产生幻读：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

方案 2：优化查询条件

尽量使用 唯一索引 或 精确匹配，减少范围查询。

方案 3：缩短事务时间

尽快提交事务，减少锁持有时间。

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总结

非唯一索引触发间隙锁的本质是 防止在重复键值范围内插入新数据导致幻读。理解这一机制有助于：

1. 合理设计索引（优先使用唯一索引）。
2. 在高并发场景下优化锁竞争（如选择 READ COMMITTED）。
3. 避免大范围查询对性能的影响。