重新學習Mysql數據庫7：詳解MyIsam與InnoDB引擎的鎖實現

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該系列博文會告訴你如何從入門到進階，從sql基本的使用方法，從MySQL執行引擎再到索引、事務等知識，一步步地學習MySQL相關技術的實現原理，更好地瞭解如何基於這些知識來優化sql，減少SQL執行時間，通過執行計劃對SQL性能進行分析，再到MySQL的主從複製、主備部署等內容，以便讓你更完整地瞭解整個MySQL方面的技術體系，形成自己的知識框架。

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說到鎖機制之前，先來看看Mysql的存儲引擎，畢竟不同的引擎的鎖機制也隨着不同。

三類常見引擎：

MyIsam ：不支持事務，不支持外鍵，所以訪問速度快。鎖機制是表鎖，支持全文索引

InnoDB ：支持事務、支持外鍵，所以對比MyISAM，InnoDB的處理效率差一些，並要佔更多的磁盤空間保留數據和索引。鎖機制是行鎖，不支持全文索引

Memory：數據是存放在內存中的，默認哈希索引，非常適合存儲臨時數據，服務器關閉後，數據會丟失掉。

如何選擇存儲引擎：

MyISAM：應用是以讀操作和插入操作爲主，只有很少的更新和刪除操作，並且對事務的完整性、併發性要求不是很高。

InnoDB：用於事務處理應用程序，支持外鍵，如果應用對事務的完整性有比較高的要求，在併發條件下要求數據的一致性。更新刪除等頻繁（InnoDB可以有效的降低由於刪除和更新導致的鎖定），對於數據準確性要求比較高的，此引擎適合。

Memory：通常用於更新不太頻繁的小表，用以快速得到訪問結果。

Mysql中的鎖

如果熟悉多線程，那麼對鎖肯定是有概念的，鎖是計算機協調多個進程或線程對某一資源併發訪問的機制。

Mysql中的鎖分爲表鎖和行鎖：

顧名思義，表鎖就是鎖住一張表，而行鎖就是鎖住一行。

表鎖的特點：開銷小，不會產生死鎖，發生鎖衝突的概率高，並且併發度低。

行鎖的特點：開銷大，會產生死鎖，發生鎖衝突的概率低，併發度高。

因此MyISAM和Memory引擎採用的是表鎖，而InnoDB存儲引擎採用的是行鎖。

MyISAM的鎖機制：

分爲共享讀鎖和獨佔寫鎖。

讀鎖是：當某一進程對某張表進行讀操作時（select），其他線程也可以讀，但是不能寫。簡單的理解就是，我讀的時候你不能寫。

寫鎖是：當某一進程對某種表某張表的寫時（insert，update，，delete），其他線程不能寫也不能讀。可以理解爲，我寫的時候，你不能讀，也不能寫。

因此MyISAM的讀操作和寫操作，以及寫操作之間是串行的！MyISAM在執行讀寫操作的時候會自動給表加相應的鎖（也就是說不用顯示的使用lock table命令），MyISAM總是一次獲得SQL語句所需要的全部鎖，這也是MyISAM不會出現死鎖的原因。

下面分別舉關於寫鎖和讀鎖的例子：

寫鎖：

事務1	事務2
取得first_test表的寫鎖：mysql> lock table first_test write;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
當前事務對查詢、更新和插入操作都可以執行mysql> select * from first_test ;+----+------+	id	age	+----+------+	1	10	2	11	3	12	4	13	+----+------+4 rows in set (0.00 sec)mysql> insert into first_test(age) values(14);Query OK, 1 row affected (0.11 sec)	其他事務對鎖定表的查詢被阻塞，需要等到鎖被釋放，纔可以執行mysql> select * from first_test;等待......
mysql> unlock table;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)	等待
	mysql> select * from first_test;+----+------+	id	age	+----+------+	1	10	2	11	3	12	4	13	5	14	+----+------+5 rows in set (9 min 45.02 sec)

讀鎖例子如下：

事務1	事務2
獲得表first_read的鎖定mysql> lock table first_test read;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
當前事務可以查詢該表記錄：mysql> select * from first_test;+----+------+	id	age	+----+------+	1	10	2	11	3	12	4	13	5	14	+----+------+5 rows in set (0.00 sec)	其他事務也可以查到該表信息mysql> select * from first_test;+----+------+	id	age	+----+------+	1	10	2	11	3	12	4	13	5	14	+----+------+5 rows in set (0.00 sec)
但是當前事務不能查詢沒有鎖定的表：mysql> select * from goods;ERROR 1100 (HY000): Table 'goods' was not locked with LOCK TABLES	其他事務可以查詢或更新未鎖定的表：mysql> select * from goods;+----+------------+------+	id	name	num	+----+------------+------+	1	firstGoods	11	3	ThirdGoods	11	4	fourth	11	+----+------------+------+10 rows in set (0.00 sec)
而且插入更新鎖定的表都會報錯：mysql> insert into first_test(age) values(15);ERROR 1099 (HY000): Table 'first_test' was locked with a READ lock and can't be updatedmysql> update first_test set age=100 where id =1;ERROR 1099 (HY000): Table 'first_test' was locked with a READ lock and can't be updated	當更新被鎖定的表時會等待：mysql> update first_test set age=100 where id =1;等待......
mysql> unlock table;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)	mysql> update first_test set age=100 where id =1;Query OK, 1 row affected (38.82 sec)Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

併發插入

剛說到Mysql在插入和修改的時候都是串行的，但是MyISAM也支持查詢和插入的併發操作。

MyISAM中有一個系統變量concurrent_insert（默認爲1），用以控制併發插入（用戶在表尾插入數據）行爲。

當concurrent_insert爲0時，不允許併發插入。

當concurrent_insert爲1時，如果表中沒有空洞（中間沒有被刪除的行），MyISAM允許一個進程在讀表的同時，另一個進程從表尾插入記錄。

當concurrent_insert爲2時，無論MyISAM表中有沒有空洞，都可以在末尾插入記錄

事務1	事務2
mysql> lock table first_test read local;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)--加入local選項是說明，在表滿足併發插入的前提下，允許在末尾插入數據
當前進程不能進行插入和更新操作mysql> insert into first_test(age) values(15);ERROR 1099 (HY000): Table 'first_test' was locked with a READ lock and can't be updatedmysql> update first_test set age=200 where id =1;ERROR 1099 (HY000): Table 'first_test' was locked with a READ lock and can't be updated	其他進程可以進行插入，但是更新會等待：mysql> insert into first_test(age) values(15);Query OK, 1 row affected (0.00 sec)mysql> update first_test set age=200 where id =2;等待.....
當前進程不能不能訪問其他進程插入的數據mysql> select * from first_test;+----+------+	id	age	+----+------+	1	100	2	11	3	12	4	13	5	14	6	14	+----+------+6 rows in set (0.00 sec)
釋放鎖以後皆大歡喜mysql> unlock table;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)	等待
插入的和更新的都出來的：mysql> select * from first_test;+----+------+	id	age	+----+------+	1	100	2	200	3	12	4	13	5	14	6	14	7	15	+----+------+7 rows in set (0.00 sec)	mysql> update first_test set age=200 where id =2;Query OK, 1 row affected (1 min 39.75 sec)Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

需要注意的：

併發插入是解決對同一表中的查詢和插入的鎖爭用。

如果對有空洞的表進行併發插入會產生碎片，所以在空閒時可以利用optimize table命令回收因刪除記錄產生的空洞。

鎖調度

在MyISAM中當一個進程請求某張表的讀鎖，而另一個進程同時也請求寫鎖，Mysql會先讓後者獲得寫鎖。即使讀請求比寫請求先到達鎖等待隊列，寫鎖也會插入到讀鎖之前。

因爲Mysql總是認爲寫請求一般比讀請求重要，這也就是MyISAM不太適合有大量的讀寫操作的應用的原因，因爲大量的寫請求會讓查詢操作很難獲取到讀鎖，有可能永遠阻塞。

處理辦法：

1、指定Insert、update、delete語句的low_priority屬性，降低其優先級。

2、指定啓動參數low-priority-updates，使得MyISAM默認給讀請求優先的權利。

3、執行命令set low_priority_updates=1，使該連接發出的請求降低。

4、指定max_write_lock_count設置一個合適的值，當寫鎖達到這個值後，暫時降低寫請求的優先級，讓讀請求獲取鎖。

但是上面的處理辦法造成的原因就是當遇到複雜的查詢語句時，寫請求可能很難獲取到鎖，這是一個很糾結的問題，所以我們一般避免使用複雜的查詢語句，如果如法避免，則可以再數據庫空閒階段（深夜）執行。

我們知道mysql在以前，存儲引擎默認是MyISAM，但是隨着對事務和併發的要求越來越高，便引入了InnoDB引擎，它具有支持事務安全等一系列特性。

InnoDB鎖模式

InnoDB實現了兩種類型的行鎖。

共享鎖（S）：允許一個事務去讀一行，阻止其他事務獲得相同的數據集的排他鎖。

排他鎖（X）：允許獲得排他鎖的事務更新數據，但是組織其他事務獲得相同數據集的共享鎖和排他鎖。

可以這麼理解：

共享鎖就是我讀的時候，你可以讀，但是不能寫。排他鎖就是我寫的時候，你不能讀也不能寫。其實就是MyISAM的讀鎖和寫鎖，但是針對的對象不同了而已。

除此之外InnoDB還有兩個表鎖：

意向共享鎖（IS）：表示事務準備給數據行加入共享鎖，也就是說一個數據行加共享鎖前必須先取得該表的IS鎖

意向排他鎖（IX）：類似上面，表示事務準備給數據行加入排他鎖，說明事務在一個數據行加排他鎖前必須先取得該表的IX鎖。

InnoDB行鎖模式兼容列表：

注意：

當一個事務請求的鎖模式與當前的鎖兼容，InnoDB就將請求的鎖授予該事務；反之如果請求不兼容，則該事務就等待鎖釋放。

意向鎖是InnoDB自動加的，不需要用戶干預。

對於insert、update、delete，InnoDB會自動給涉及的數據加排他鎖（X）；對於一般的Select語句，InnoDB不會加任何鎖，事務可以通過以下語句給顯示加共享鎖或排他鎖。

共享鎖：select * from table_name where .....lock in share mode

排他鎖：select * from table_name where .....for update

加入共享鎖的例子：

利用select ....for update加入排他鎖

鎖的實現方式：

InnoDB行鎖是通過給索引項加鎖實現的，如果沒有索引，InnoDB會通過隱藏的聚簇索引來對記錄加鎖。

也就是說：如果不通過索引條件檢索數據，那麼InnoDB將對錶中所有數據加鎖，實際效果跟表鎖一樣。

行鎖分爲三種情形：

Record lock ：對索引項加鎖，即鎖定一條記錄。

Gap lock：對索引項之間的‘間隙’、對第一條記錄前的間隙或最後一條記錄後的間隙加鎖，即鎖定一個範圍的記錄，不包含記錄本身

Next-key Lock：鎖定一個範圍的記錄幷包含記錄本身（上面兩者的結合）。

注意：InnoDB默認級別是repeatable-read級別，所以下面說的都是在RR級別中的。

之前一直搞不懂Gap Lock和Next-key Lock的區別，直到在網上看到一句話豁然開朗，希望對各位有幫助。

Next-Key Lock是行鎖與間隙鎖的組合，這樣，當InnoDB掃描索引記錄的時候，會首先對選中的索引記錄加上行鎖（Record Lock），再對索引記錄兩邊的間隙加上間隙鎖（Gap Lock）。如果一個間隙被事務T1加了鎖，其它事務是不能在這個間隙插入記錄的。

乾巴巴的說沒意思，我們來看看具體實例：

假設我們有一張表：

+----+------+

| id | age  |

+----+------+

|  1 |    3 |

|  2 |    6 |

|  3 |    9 |

+----+------+

表結構如下：

CREATE TABLE test (
  id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  age int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (id),
  KEY keyname (age)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=302 DEFAULT CHARSET=gbk ;

這樣我們age段的索引就分爲

(negative infinity, 3],

(3,6],

(6,9],

(9,positive infinity)；

我們來看一下幾種情況：

1、當事務A執行以下語句：

mysql> select * from fenye where age=6for update ;

不僅使用行鎖鎖住了相應的數據行，同時也在兩邊的區間，（5,6]和（6，9] 都加入了gap鎖。

這樣事務B就無法在這個兩個區間insert進新數據,但是事務B可以在兩個區間外的區間插入數據。

2、當事務A執行

select * from fenye where age=7 for update ;

那麼就會給(6,9]這個區間加鎖，別的事務無法在此區間插入或更新數據。

3、如果查詢的數據不再範圍內，

比如事務A執行 select * from fenye where age=100 for update ;

那麼加鎖區間就是(9,positive infinity)。

小結：

行鎖防止別的事務修改或刪除，GAP鎖防止別的事務新增，行鎖和GAP鎖結合形成的的Next-Key鎖共同解決了RR級別在寫數據時的幻讀問題。

何時在InnoDB中使用表鎖：

InnoDB在絕大部分情況會使用行級鎖，因爲事務和行鎖往往是我們選擇InnoDB的原因，但是有些情況我們也考慮使用表級鎖。

1、當事務需要更新大部分數據時，表又比較大，如果使用默認的行鎖，不僅效率低，而且還容易造成其他事務長時間等待和鎖衝突。

2、事務比較複雜，很可能引起死鎖導致回滾。

死鎖：

我們說過MyISAM中是不會產生死鎖的，因爲MyISAM總是一次性獲得所需的全部鎖，要麼全部滿足，要麼全部等待。而在InnoDB中，鎖是逐步獲得的，就造成了死鎖的可能。

在上面的例子中我們可以看到，當兩個事務都需要獲得對方持有的鎖才能夠繼續完成事務，導致雙方都在等待，產生死鎖。

發生死鎖後，InnoDB一般都可以檢測到，並使一個事務釋放鎖回退，另一個獲取鎖完成事務。

避免死鎖：

有多種方法可以避免死鎖，這裏只介紹常見的三種：

1、如果不同程序會併發存取多個表，儘量約定以相同的順序訪問表，可以大大降低死鎖機會。

2、在同一個事務中，儘可能做到一次鎖定所需要的所有資源，減少死鎖產生概率；

3、對於非常容易產生死鎖的業務部分，可以嘗試使用升級鎖定顆粒度，通過表級鎖定來減少死鎖產生的概率；