MySQL数据库锁如何实现

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1.什么是锁

锁，其实就是一个内存种的结构，在事务还没有来之前是没有锁存在的。在事务未开始前只有一条记录，是没有锁和记录之间的关联关系的。

锁结构种有很多的信息，主要的有两个：

• trx信息：代表这个锁结构是哪个事务生成的。

• is_waiting：代表当前事务是否在等待。

当一条事务想要对某条记录进行改动时，就会生成一把锁，在生成锁的时候，会去检查该条记录有没有被其他的锁关联。① 如果没有，is_wating就是false，不需要等待，此时表示事务上锁成功，可以进行后续操作；② 如果有其他事务上锁，则is_wating就是true，加锁失败，需要等待其他事务释放锁，才能后续操作该记录。

2.锁解决的问题

数据库锁主要解决并发情况下，数据隔离问题。数据库是可以有多个客户端连接并访问的，这种情况就会有并发操作同一数据记录的情况。因此数据库出现了锁机制，解决各种并发情况下出现的隔离问题。

3.并发访问相同记录的几种情况

• 读-读：多个事务同事对数据库的同一条记录进行读操作，这种情况对数据库的记录没有发生变化，不会出现什么问题，这种情况不需要解决什么问题。

• 写-写：多个事务同事对数据库的同一条记录进行写操作，这种情况会发生脏写问题，不管那种隔离级别，都不允许这种情况的发生。所有有多个未提交的事务去操作同一条记录时，需要让其他事务处于阻塞排队等待。

• 读-写/写-读：在多并发操作同个数据记录时，有的事务在读，有的事务在进行写操作，这种情况会出现脏读、不可重复读、幻读等情况。MySQL在repeatable read隔离级别上，已经解决了幻读的问题。

4.理解读锁和写锁

对于MySQL的innoDB存储引擎来说，读锁/写锁可以作用在表上，也可以作用在行上

4.1 读锁

读锁（S）也称共享锁，在多个事务共同读同一个记录时，是可以同时读取，互不影响，互不干扰的。
在进行SELECT查询操作的时候，可以使用读锁，使多个任务之间可以共同读取同一条记录。但在查询操作时，也可以使用写锁，后面讲写锁的时候再说。
如何在读取的时候加锁：

SELECT * FROM student LOCK IN SHARE MODE;
#或者
SELECT * FROM student FOR SHARE;#(mysql 8.0新写法)

4.2 写锁

写锁（X）也称排他锁，在事务在进行写操作时，会上X锁，导致当前事务未完成写操作时，其他事务的读/写会被阻塞。保证在同一个时间内，只有一个事务能对事务进行读/写操作。

• 在进行读操作的时候，也可以给记录加X锁，防止在读取记录的时候，其他事务对当前记录进行更新。

• 查询语句加上X锁有，其他事务不能再给该记录加S锁或X锁。其他事务会阻塞，知道当前事务释放X锁。

• 给查询操作加X锁：

SELECT * FROM student FOR UPDATE;

进行写操作时，会自动给该条记录加X锁。写记录：INSERT\DELETE\UPDATE 4.3 读锁和写锁的兼容情况

5.表锁

表锁是指给所操作的整张表进行加锁，相对行锁，对表加锁的颗粒度比较大，因此它的开销也比较小。由于是对整张数据表进行加锁，因此可以避免死锁的出现。即使这样，是对整张表进行加锁，就会导致大量的事务无法继续操作表，所有表锁的性能是较差的。
在MySQL中，InnoDB提供了表锁和行锁由于表锁的性能比较差，一般我们都很少用到表锁。只有特殊场景下会用到表锁，比如：数据崩溃恢复。

5.1 表级的读/写锁

• 对表加S锁：MySQL的InnoDB对整个表加S锁。

• 对表加X锁：MySQL的InnoDB对整个表加X锁。

查看有那些表被加锁：

SHOW OPEN TABLES;
#或者
SHOW OPEN TABLES WHERE In_use >0;

手动给表加锁：

LOCK TABLES student READ;#给student表加S锁
LOCK TABLES stdent WRITE;#给student表加X锁

释放锁：

UNLOCK TABLES;

小结

5.2 意向锁

MySQL的InnoDB存储引擎中，支持表锁和行锁同时存在，而意向锁就是表锁的一种。

意向锁是为了协调表锁和行锁同时共存而存在的。意向锁是一中不于行锁冲突的表级锁。意向锁用户是无法手动添加的，它是InnoDB存储引擎自动给加的。当在给某个行添加S锁或X锁时，需要先获取当前行所在表的意向锁。

意向锁分为两种：

• 意向共享锁（IS）：事务有意向对表中的某行加共享锁（S锁）。当给某一行记录加了共享锁（S）后，数据库就会给当前的数据表或数据页加上意向共享锁，当想给当前表加入一个排他锁(X)时，就会检测到意向共享锁，就会被排斥阻塞，不能加锁。但是加表的共享锁时，是可以的。

• 意向排他锁（IX）：事务有意向对表中的某行加排他锁（X锁）。当给某一行记录加了排他锁（X）后，数据库就会给当前的数据表或数据页加上意向排他锁，当想给当前表加入一个排他锁(X)或者意向锁(S)时，就会检测到意向排他锁，就会被排斥阻塞，不能加锁。

理解意向锁的意义：当没有意向锁的时候，当事务想要给表加表锁的时候，需要去检测每行记录是否加有锁，这样每条检测的效率非常的低。意向锁的出现，很好的解决这种情况。有意向锁后，事务要表添加锁，只要检查当前表是否有意向锁就可以了。

总结：意向锁之间是互相兼容的和读写锁不兼容：

6.行锁

行锁就是给表中的某条记录上把锁，将该条记录锁住。行锁是在InnoDB存储引擎层实现的，这是InnoDB与MyISAM最大的区别之一。行锁是粒度小的，发生锁冲突的概率很小，因此会实现高并发的效果，但是因粒度较小，加锁较慢，会出现死锁的情况

6.1 记录锁

记录锁就是一把行锁，顾名思义，给某条记录上锁。

• 共享记录锁（S）：当一个事务得到了某个事务的共享锁后，其他事务还能继续获取该记录的共享锁，但是不能获取该记录的排他锁。

• 排他记录锁（X）：当一个事务得到了某个事务的排他锁后，其他事务不能获取该记录的共享锁和排他锁。

6.2 间隙锁

间隙锁是在某个记录前的间隙加入一个锁，这样就使该记录前面的间隙是不能添加数据的。这种间隙锁有效的防止了幻读的出现。间隙锁的出现，也是为了解决幻读而提出来的。
不管是共享锁还是排他锁，起到的作用是一样的，
举例：

select * from student where id=11 for update;

此时id为18加了间隙锁

这种会出现一个问题，因为间隙锁只会锁住行前面的间隙，那么，如果此时给id为25后面的间隙插入数据，就会有问题，此时，数据库做了两个提供了两个伪记录： Infimum记录，表示该页面中最小的记录。 Supremun记录，表示该页面中最大的记录。
加入如下，就可以阻止其他事务加入（25,+∞）的数据了。

select * from student where id > 20 lock in share mode;

间隙锁的出现，会发生死锁，如下：

当记录中存在间隙锁时，有其他事务想在这个间隙插入数据，由于锁的存在，会阻止插入，让事务进行等待，知道释放间隙锁。此时内存中会生成一个插入意向锁，这个意向锁是一种间隙锁，并不是表锁中的意向锁。这种插入意向锁可以有多个，一个间隙中有多个插入意向锁并不冲突，插入意向锁之间不会有排斥。

6.3 临界锁

临界锁是用来补充上面说的间隙锁，因为间隙锁只是锁住了记录前面的间隙，但是并不包含自己，因此临界锁就出现了，临界锁就是记录锁和间隙锁的组合体。

select * from student where id <=18 and id > 10 for update;

7.悲观锁和乐观锁

悲观锁、乐观锁其实并不是一种锁，而是一中并发下锁的一种设计思想

7.1 悲观锁

• 悲观锁，就是很悲观，对数据被其他事务操作的时候，保持悲观态度。总是认为数据会被其他事务修改，所以每次操作数据的时候，都会被数据上锁，使别他事务操作数据的时候处于阻塞状态，知道释放锁，保证数据具有排他性。

• 行锁、表锁、读锁、写锁就是悲观锁的体现，每次在操作数据的时候，都会加锁，使其他数据在访问的时候被阻塞挂起，直到释放锁。

• 其实悲观锁的使用场景并不是很多，因为它在每次操作的时候，都会给数据上锁，这样会在事务比较长的时候，性能会比较差。

• 悲观锁的适用场景是写操作多的情况下，因为写具有排他性，在写操作的时候，阻止其他事务对数据的读或写的操作，这样很大的避免了读-写/写-读的冲突，进而避免了脏读、不可重复读、幻读的问题。

7.2 乐观锁

乐观锁，就是对数据的操作持有乐观的态度，任务每次操作数据时，都不会有其他的事务对数据进行修改操作。但是在每次一修改数据的时候，都会判断在此期间数据是否被其他事务修改过。

乐观锁是在操作数据的时候，通过程序来进行控制的，比如：使用版本号，或者时间戳来进行比对。

• 版本号的乐观锁： 在数据表中，添加一个字段’version’，这个字段使用来记录每次数据跟新后的数据版本。在进行数据的更新操作时，会先拿到’version’字段的值，更新数据的时候，会拿之前的version的值和现在数据库里面的‘version’进行比较，如果两个‘version’的值是一样的，说明在此期间数据没有被修改过，可以进行更新操作。反过来，如果两个‘version’的值不一样，说明此期间有其他事务修改过这条记录，则更新失败。

• 在更新数据的时候，会使’version’的值加1。

`UPDATE student SET name= '李四' ,version=version+1 WHERE version=version`

乐观锁的适用场景读多写少的场景，由程序实现，不会出现死锁问题。

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