重新學習Mysql資料庫7：詳解MyIsam與InnoDB引擎的鎖實現

• 2019 年 11 月 29 日
• 筆記

本文是微信公眾號【Java技術江湖】的《重新學習MySQL資料庫》其中一篇，本文部分內容來源於網路，為了把本文主題講得清晰透徹，也整合了很多我認為不錯的技術部落格內容，引用其中了一些比較好的部落格文章，如有侵權，請聯繫作者。

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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著不同。

三類常見引擎：

MyIsam ：不支援事務，不支援外鍵，所以訪問速度快。鎖機制是表鎖，支援全文索引

InnoDB ：支援事務、支援外鍵，所以對比MyISAM，InnoDB的處理效率差一些，並要佔更多的磁碟空間保留數據和索引。鎖機制是行鎖，不支援全文索引

Memory：數據是存放在記憶體中的，默認哈希索引，非常適合存儲臨時數據，伺服器關閉後，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為主，只有很少的更新和刪除操作，並且對事務的完整性、並發性要求不是很高。

InnoDB：用於事務處理應用程式，支援外鍵，如果應用對事務的完整性有比較高的要求，在並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

如果熟悉多執行緒，那麼對鎖肯定是有概念的，鎖是電腦協調多個進程或執行緒對某一資源並發訪問的機制。

Mysql中的鎖分為表鎖和行鎖：

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，並且並發度低。

行鎖的特點：開銷大，會產生死鎖，發生鎖衝突的概率低，並發度高。

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：

分為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），其他執行緒也可以讀，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），其他執行緒不能寫也不能讀。可以理解為，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列的！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：

讀鎖例子如下：

並發插入

剛說到Mysql在插入和修改的時候都是串列的，但是MyISAM也支援查詢和插入的並發操作。

MyISAM中有一個系統變數concurrent_insert（默認為1），用以控制並發插入（用戶在表尾插入數據）行為。

當concurrent_insert為0時，不允許並發插入。

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

需要注意的：

並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並發插入會產生碎片，所以在空閑時可以利用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。

因為Mysql總是認為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，因為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，降低其優先順序。

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

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

4、指定maxwritelock_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順序，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，則可以再資料庫空閑階段（深夜）執行。

我們知道mysql在以前，存儲引擎默認是MyISAM，但是隨著對事務和並發的要求越來越高，便引入了InnoDB引擎，它具有支援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

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將對表中所有數據加鎖，實際效果跟表鎖一樣。

行鎖分為三種情形：

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並包含記錄本身（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 AUTOINCREMENT, age int(11) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY ( id), KEY keyname ( age) ) ENGINE=InnoDB AUTOINCREMENT=302 DEFAULT CHARSET=gbk ;

這樣我們age段的索引就分為

(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，因為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，因為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，這裡只介紹常見的三種：

1、如果不同程式會並發存取多個表，盡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；