MySQL 事务隔离性及锁

一、事务隔离性概述

事务隔离性（Isolation） 是指多个并发事务之间相互隔离，一个事务的执行不应该影响其他事务的执行。

MySQL 支持四种事务隔离级别，默认隔离级别：可重复读（Repeatable Read）。

锁的行为与事务的隔离级别紧密相关：

**读未提交：**通常不加锁，通过直接读最新数据实现，存在脏读、幻读等问题。

**读已提交：**每次读取的都是已提交的最新数据（快照）。 对于 UPDATE、DELETE，只对实际修改的行加锁（记录锁），不使用间隙锁，所无法避免幻读。

**可重复读（InnoDB 的默认级别）：**在事务开始时创建一致性视图，整个事务期间都读取这个视图。使用临键锁作为默认的行锁算法，通过锁住记录和间隙来防止幻读。

**串行化：**最高的隔离级别，通过强制事务串行执行来避免所有并发问题。 在这个级别下，InnoDB 可能会隐式地将普通的 SELECT 语句转换为 SELECT ... FORSHARE，从而加共享锁，导致读读也可能阻塞。

二、MySQL 保证隔离性的机制

MySQL 的锁机制是为了在并发访问下，保证数据的一致性、完整性而设计的。它可以大致分为以下三个维度来理解：

• 锁的粒度：锁定的范围大小

• 锁的模式：锁的兼容性，即多个锁之间能否共存

• 锁的类型：从程序员视角看，锁的共享与排他特性

按锁的粒度划分

1 全局锁， 作用范围：整个数据库实例。

FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
SET read_only = ON

**效果：**使数据库处于只读状态，所有数据修改操作（DML）和数据结构变更操作 （DDL）都会被阻塞。

**使用场景：**全库逻辑备份。但请注意，在 InnoDB 中，由于有 MVCC，通常使 用 mysqldump --single-transaction 来进行不锁表的热备份，这比全局锁更好。

2 表级锁，作用范围：整张表

LOCK TABLES table_name READ/WRITE; 和 UNLOCK TABLES;

MyISAM 引擎默认使用表锁。

**元数据锁：**不需要显式使用，在执行 DML（如 SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE）时自动加，防止表结构被修改。读锁之间不互斥，但写锁是排他的。

**意向锁：**InnoDB 特有的表级锁，用于快速判断表内是否有行锁冲突。

**效果：**锁定整张表，粒度大，并发性能差。

3 行级锁， 作用范围：单行或多行记录

**支持引擎：**InnoDB。

**效果：**粒度最小，只锁定需要操作的行，极大提高了并发性能。但管理开销最大，容易 导致死锁。

**实现方式：**InnoDB 通过给索引项加锁来实现行锁。这意味着：如果查询条件没有用到索引，InnoDB 会退化为表锁，行锁实际上是加在索引记录上的。

InnoDB 的行锁模式（锁的类型）

1 共享锁，简称：S 锁。

特性 ：又称为读锁。一个事务获取了某行的共享锁后，其他事务也可以获取同一行的共享锁 （读读兼容），但不能获取该行的排他锁（读写不兼容）。

加锁方式：

SELECT ... LOCK IN SHARE MODE; -- 在旧版本中
SELECT ... FOR SHARE; -- 在 MySQL 8.0+ 中推荐使用

2 排他锁，简称：X 锁。

**特性：**又称为写锁。一个事务获取了某行的排他锁后，其他事务既不能获取该行的共享锁，也不能获取该行的排他锁（写写、读写都不兼容）。

加锁方式：

   SELECT ... FOR UPDATE;

DML 语句（UPDATE, DELETE, INSERT）会自动给涉及的行加上排他锁。

兼容性矩阵：

三、行锁的算法（锁定了哪些数据）

InnoDB 的行锁是通过对索引项加锁实现的，根据查询条件和索引使用情况，锁定的范围有所不同。

3.1 记录锁

**锁定：**单个索引记录。

场景：当语句精确匹配到某一条记录，且使用了唯一索引（包括主键）时。

示例：

 SELECT * FROM users WHERE id = 10 FOR UPDATE;
 如果 id 是主键，这条语句会在 id=10 这条索引记录上加 X 锁。

3.2 间隙锁

**锁定：**一个索引区间，但不包括记录本身。例如锁住 (5, 10) 这个开区间。

**目的：**防止其他事务在区间内插入新的记录，从而解决幻读问题。

**场景：**使用范围查询或者查询不存在的记录时。

示例：

SELECT * FROM users WHERE id BETWEEN 5 AND 10 FOR UPDATE;
这条语句会锁住 id 在 (5, 10) 区间内的所有"间隙"，防止插入 id=6,7,8,9 的新记录。

3.3 临键锁

**锁定：**一个索引记录 + 该记录之前的间隙。它是 记录锁 + 间隙锁 的组合。

**目的：**InnoDB 默认的行锁算法。它既锁住了记录本身，也锁住了它之前的间隙，从在 "可重复读"隔离级别下有效地防止了幻读。

**示例：**如果表中有记录 id=5, 10, 15。

 SELECT * FROM users WHERE id > 10 AND id <= 15 FOR UPDATE;
 这条语句会锁定 (10, 15] 这个区间。它锁住了 id=15 这条记录（记录锁），
以及 (10,15) 这个间隙（间隙锁）。

四、 死锁

当两个或多个事务相互等待对方释放锁时，就会发生死锁。

示例：

事务 A：UPDATE table SET ... WHERE id = 1; （持有 id=1 的 X 锁）

事务 B：UPDATE table SET ... WHERE id = 2; （持有 id=2 的 X 锁）

事务 A：UPDATE table SET ... WHERE id = 2; （等待事务 B 释放 id=2 的锁）

事务 B：UPDATE table SET ... WHERE id = 1; （等待事务 A 释放 id=1 的锁）

-> 死锁发生！

InnoDB 的处理方式：

InnoDB 有一个内置的死锁检测机制，会主动选择一个回滚成本较小的事务（通常就是影响行数较少的事务）进行回滚，并报出 1213 错误（Deadlock found when trying to get lock）。

另一个事务则可以继续执行。

如何避免死锁：

尽量让事务以相同的顺序访问表和行。

在事务中，尽量一次锁定所有需要的资源，减少事务大小。

使用较低的隔离级别（如 Read Committed）可以减少间隙锁的使用，从而降低死锁概率。

为表添加合理的索引，避免全表扫描导致锁表。