MySQL之锁机制

MySQL中存在很多锁相关的内容，且往往与存储引擎、索引、事务隔离级别存在关联，这里主要聊聊InnoDB中的一些锁。

MySQL锁的分类

首先，列举一下MySQL中部分存储引擎支持的锁：

由上图引出的针对不同存储引擎，所支持的各种锁的分类，我们大概知道这里面存在很多锁的类型与具体概念，要完全了解他们很不容易，需要我们在工作中遇到他们、使用他们，并且总结和学习他们。

在这篇文章中，我们可以了解到锁的分类、存储引擎支持的锁、锁的具体实现、锁与索引的关系、锁与事务的关系。

这怎么查看MySQL占用的锁？

MySQL为我们提供了查询当前活跃事务所加的锁，我们可以直接通过命令行查询到MySQL中持有锁的情况：针对库information_schema

# MySQL 8.0 以下版本
# 1.查看MySQL中事务持有锁的情况,可以在TRANSACTION信息部分看到加锁情况
mysql> show engine innodb status;

# 2.查看InnoDB中所有表所有事务加锁情况，但是无法分辨gap、record、next-key锁的具体类型
mysql> select * from information_schema.innodb_locks;

# 3.查看InnoDB下所有表所有事务阻塞的情况，谁被block住了
mysql> select * from information_schema.innodb_locks_wait;

MyISAM引擎支持的锁

MyISAM属于MySQL内的一种存储引擎，myisam只支持表锁，不支持行锁与页级锁。

在MyISAM引擎中只支持表级锁，按照分类可以分为：表级共享锁、表级排它锁。

• 表级共享锁（Table Read Lock, S锁）

  获得表级共享锁的事务可以查询表的任意行数据，在执行select时myisam自动为表增加表级共享锁。

• 表级排它锁 （Table Write Lock, X锁）

  获得表级排它锁的事务可以更新、删除表任意行数据，在执行update、delete、insert时myisam自动为表增加表排它锁。

针对上面的两种表级锁，MyISAM可以做到：读读共享，读写互斥，写写互斥。互斥发生时将阻塞后加锁的线程，直至先加锁的线程释放排它锁。

InnoDB引擎支持的锁

在MySQL官网中，我们可以查看到InnoDB所持的锁，传送门：InnoDB支持的锁，，下面简单列举一下：

• 共享锁和排他锁 (Shared and Exclusive Locks)
  

• 意向锁（Intention Locks）

• 记录锁（Record Locks）

• 间隙锁（Gap Locks）

• 临键锁 （Next-Key Locks）

• 插入意向锁（Insert Intention Locks）

• 主键自增锁 (AUTO-INC Locks)

• 空间索引断言锁（Predicate Locks for Spatial Indexes）

这里总体归纳可以见最上面的“MySQL锁的分类”脑图，下面就针对上面设计的锁进行讲解。

InnoDB的表级锁

我们都知道InnoDB能支持表级锁、行级锁，而MyISAM只支持表锁、不支持行锁，这里主要讲讲表锁。

表锁，并不是一种真正的数据库锁，而是表明的对数据库表层级进行数据锁定，具体实现有多种形式，如：共享锁、排它锁、意向锁。那为什么需要表锁呢？不是有行锁吗？这是因为某些场合下需要用到，通过不同数据层级进行加锁，可以更好的控制数据的安全性。我们知道行锁是锁住具体的行，而表锁是锁住整个表，他们锁的粒度不一样，性能、代价也不一样：粒度越大，代价越小，实现简单，性能降低；粒度越小，代价越大，实现复杂，性能提高。

在InnoDB的表级锁中，最常见的是：表级共享锁、表级互斥锁，我们可以通过：show status like 'table%'
来查询当前数据库使用的锁定情况：

另外，可以通过手动加表锁：

• lock table T read;  添加表级共享锁

• lock table T write;  添加表级互斥锁

InnoDB的共享锁和排它锁

InnoDB实现的共享锁和排它锁，在表级有实现，在行级也有实现，这只是体现在不同的数据层级上的一种锁，但是他们的共性是一样的：

• 共享锁（share lock）即S锁，又称读锁

• 排它锁（Exclusive Lock） 即X锁，又称写锁、独占锁

如果我们在某个事务中针对表级数据，或者特定行数据增加了共享锁，此时其他事务也可以获取到相同的表级共享锁或行级共享锁，此为：读读共享，而如果有一个事务获取了某块数据的排它锁，则其他事务不可以获得对应排它锁，将会阻塞至第一个事务提交且释放锁后，才能获取到这个排它锁，这为：读写互斥、写写互斥。

那怎么获取共享锁和排它锁呢？可以采用以下命令：

• select * from table lock in share mode; 为table添加表级共享锁

• select * from talbe for updare;  为table添加表级排它锁

• select * from table where id = 1 for update;  为table添加行级排它锁

• select * from table where id = 1 lock in share mode; 为table添加行级共享锁

以上就是共享锁、排他锁的加锁方式。我们主要到，当SQL语句指定了主键（唯一索引）且被命中时，表级锁会降级为行级锁，否则为表级锁。

这里我们做一个表级共享锁和排它锁的实践：

表级共享锁实践：

表级互斥锁实践：

InnoDB的意向锁

InnoDB引擎为我们提供了行级锁定和表级锁定，但是他们存在互相冲突的问题，比如事务A加了数据行级X锁，此时事务B去加表级S锁是会被阻塞的，反之事务A也会被阻塞。但是有时表级锁和行级锁同时存在，更有利于实现多粒度的控制，为了实现这种多粒度的控制，则衍生出了“意向锁”。

意向锁，就是不与行级锁冲突的表级锁，他是一种意向，表明在某个时刻，事务将要对某行数据进行加共享锁或排它锁了！针对将要对行增加的S锁、X锁，意向锁也会有区分：

• 意向共享锁 也称IS锁，表明事务有意向给行数据加S锁前，增加该表的IS锁。

• 意向排它锁 也称IX锁，表明事务有意向给行数据加X锁前，增加该表的IX锁。

意向锁是一种比较弱的锁，他们相互之间互不互斥，但是对于表级锁则会有：读读共享、读写互斥

值得注意的是，表级的意向锁并不需要开发人员去设置，这是在存储引擎隐式的帮我们做了这个动作，当需要给数据行增加行级S/X锁时，存储引擎会先获取表对应的IS/IX锁。

说到这里，可能大家会有疑惑：怎么突然冒出这么多：表级S锁、表级X锁、表级IS锁、表级IX锁、行级S锁、行级X锁，他们是怎么协作的呢？怎么跟我以前理解的数据库读锁、写锁不一样了呢？确实，介绍到了这一步，会让人产生很大的疑惑，接下来我们慢慢解惑。

首先，我们通俗理解的行锁、写锁其实是表级、行级、S锁、X锁、IS锁、IX锁简化后的一个说法，在InnoDB内部执行时会涉及很多的判断，比如：

• 我们要对table某行增加S共享锁，则加锁步骤是：1.添加IS锁，2.判断是否有表级X锁，3.添加行S锁

• 我们要对table某行增加X排它锁，则加锁步骤是：1.添加IX锁，2.判断是否有表级X锁，3.添加行X锁

具体协作我们可以从几个例子来找到规律。

示例一

1. 事务A向table表申请某一行数据的S锁(行级读锁)，InnoDB引擎自动给table表增加IS锁，同时进行锁冲突判定，此时table无表X、表IX锁，也无行X锁。此时增加表IS锁，行S锁成功！

2. 事务B向table表申请全表数据的S锁（行级读锁），InnoDB引擎自动给table表增加IS锁，同时进行锁冲突判定，此时table无表X锁，有表IS锁，因为表级S锁与表级IS锁兼容，此时加表S锁成功！

3. 此时事务A占有table表表级IS锁，行级S锁，事务B占有table表表级S锁

示例二

1. 事务A向table表申请a行数据行级S锁，此时InnoDB做锁冲突判定尝试增加表级IS锁，发现table无锁，则事务A给table表增加表级IS锁，a行行级S锁

2. 事务B向table表申请全表的表级X锁，此时InnoDB做锁冲突判定尝试增加表级IX锁、表级X锁，发现table存在IS锁，X与IS冲突，则事务B的表级X锁申请被事务A阻塞，直至事务A提交释放锁

3. 事务C向table表申请b行数据行级X锁，此时InnoDB做锁冲突判定尝试增加表级IX锁，发现table存在IS锁，IX与IS兼容，然后尝试增加b行行级X锁，加锁成功！

InnoDB的记录锁，间隙锁，临键锁

说到InnoDB的记录锁(record lock)、间隙锁(gap lock)、临键锁(next_key lock)，也就是我们常说的行锁，只是在一些场景行锁可能并不仅仅值得一条数据，也有可能是多行数据。

记录锁 Record lock

记录锁，也就是我们最常见的行锁，就是对一条数据进行加锁后，就是对该条数据增加了行锁。实现上很简单，如语句：select * from table where id = 1 for update
就是为id=1的数据增加了记录锁。

这里有一点需要注意，我们常常说的给数据加锁，其实在InnoDB内部实现原理是对聚簇索引的加锁，我们知道聚簇索引通常是主键ID，如果没有主键ID则取第一个非空的唯一索引，如果唯一索引不存在则取隐藏的ROW_ID。所以总结就是：InnoDB的行锁，实质就是锁住了聚簇索引的索引记录。

间隙锁 Gap Lock

间隙锁指的就是，锁住索引记录中的一个开区间范围(index1，index2)，或者index1之前的范围，或者index2之后的范围，使得其他事务不能在这些区间的数据加锁。

假设有数据库表table，数据:[1,3,5,6,9,12]，此时有以下操作：

# 锁住(5, 10)之间的数据，其他事务对id在5~8之间的数据进行加锁，则会被阻塞，这里面包括：id = {6,7,8,9}
mysql> select * from table where id between 5 and 10 for update;

# 锁住(6, ~)之间的数据，其他事务对id在7~ 之间的数据进行加锁，则会被阻塞，这里面包括：id = {7,8,9,10,11,12}
mysql> select * from table where id > 6 for update;

这里，针对间隙锁有几个注意：

• 间隙锁之间是兼容的，因为他们都是为了防止其他事务在这个间隙‘插入’

• 间隙锁需要在RR隔离级别下进行，RC级别会有幻读的问题。

临键锁 Next_key Lock

临键锁，其实不算是一种新的锁，而是记录锁和间隙锁的组合，他即锁住了记录本身，也锁住了记录的间隙。

在InnoDB中，临键锁会对数据进行锁定一个范围，左开右闭(index1, index2]，我们举个栗子，某个table(id PK, age KEY, name)，表中有4条数，则数据和临键锁锁住聚簇索引的区间可能是：

总结

这节我们讲了记录锁、间隙锁、临键锁，这里做一个总结。

• 记录锁就是普通的行锁，锁的是单行数据，数据是真实存在的。

• 间隙锁就是锁住一个区间中的多行数据，这些数据有可能不存在，总体就是锁住真实数据之间的范围。

• 临键锁就是记录锁+间隙锁的组合，即锁住索引项本身的真实树，也锁住两索引项之间的范围。

插入意向锁

首先，插入意向锁和意向锁完全没有关系，只是名称相似而已。插入意向锁其实是一种特殊的间隙锁，属于行锁。主要针对某个区间范围可以做到写写共享，这个写写共享不是针对同一行数据，而是针对范围内的不同行做到写写共享。总结：引入插入意向锁，是允许多个事务对某个索引区间内的数据做到并发写，只要不是同一行即可。

上面讲到，插入意向表是一种特殊的间隙锁，那么他们有什么区别呢？我们知道，间隙锁是锁住一个区间的多行数据，以达到一种防止其他事务更新这些数据的效果，其中一个作用就是避免了RR级别下的幻读。而插入意向锁引入的目的其实是替换行锁中的间隙锁，因为普通间隙锁锁住间隙的同时是不允许其他事务进入的，这在高并发下可能降低事务的效率，而插入意向锁是允许其他事务对一个间隙内不同的数据并行的写入，这就弥补了普通间隙锁的缺点。

参考文章

https://blog.csdn.net/SnailMann/article/details/88353099