MySQL之事務、鎖

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鎖一、概念

　　鎖是電腦協調多個進程或線程訪問某一個資源的機制。在資料庫中，除傳統的計算資源（CPU、RAM、IO）的爭用意外，資料也是一種許多使用者共用的資源。如何保證資料並發訪問的一致性、有效性是所有資料庫必須解決的一個問題，鎖衝突也是影響資料庫並發訪問的一個重要因素。從這個角度來說，鎖對資料庫尤其重要，也更加複雜。本文就以MyISAM和InnoDB兩個引擎來說明鎖的問題；

二、MySQL鎖概述

　　相對其他資料庫而言，MySQL的鎖機制比較簡單，其中最為顯著的特點是不同的引擎具有不同的鎖。比如MyISAM和InnoDB分別採用表鎖、行鎖，但是InnoDB也支援表鎖，預設情況下採用行鎖；

三、MySQL表鎖和行鎖對比

鎖的名稱	開銷	加鎖速度	死結	粒度	並發效能
表鎖	小	快	不會出現	大	最低
行鎖	大	慢	出現	小	最高

從鎖的角度來說表鎖適合查詢為主，只有少量按索引條件更新資料的應用；行鎖適合於大量按索引條件來並發更新少量的資料，同時又有並發查詢的應用；

MyISAM表鎖 一、查詢表級鎖的爭用情況

　　可以通過table_locks_waited和table_locks_immediate來分析系統資料表鎖的爭奪；

如果table_locks_waited的值比較高的話，則說明存在較高的表鎖爭奪。

二、表鎖的鎖模式

　　表級鎖有兩種方式：讀鎖和寫鎖，鎖模式的相容性如下:

請求鎖模式是否相容當前鎖模式	讀鎖	寫鎖
讀鎖	是	否
寫鎖	否	否

由上表可見，MyISAM表的讀操作是不會阻塞其他使用者對同一張表的讀請求，但會阻塞表的寫請求；對於MyISAM的寫操作，則會阻塞其他使用者對同一張表的讀和寫操作。MyISAM的讀和寫操作之間，寫操作和寫操作之間是串列的。也就是說當一個線程獲得一個表的寫鎖之後，只有持有鎖的線程可以執行更新操作，其他線程的讀和寫都要等待，直到鎖被釋放為止。

三、如何加表鎖

　　MyISAM在執行查詢語句（SELECT）前，會自動給涉及的所有表加讀鎖，在執行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT等）前，會自動給涉及的表加寫鎖，這個過程並不需要使用者幹預，因此，使用者一般不需要直接用LOCK TABLE命令給MyISAM表顯式加鎖。

　　給MyISAM表加顯示鎖，一般是在一定程度上類比事務操作，實現某一時間點多個表大的一致性讀取。例如我們現在有一個庫存表和入庫單表，我們要判斷入庫單的總數是否和庫存表的一致，這個時候我們不給這兩個表加鎖，就可能產生錯誤的結果，比如在執行第一次查詢庫存的時候，入庫單表發生了改變。這個時候就造成資料錯誤。

　　對以上的列子做出總結：

　　1、上面的例子在LOCK TABLES時加了“local”選項，其作用就是在滿足MyISAM表並發插入條件的情況下，允許其他使用者在表尾並發插入記錄；

　　2、在用LOCK TABLES給表顯式加表鎖時，必須同時取得所有涉及到表的鎖，並且MySQL不支援鎖定擴大。也就是說，在執行LOCK TABLES後，只能訪問顯式加鎖的這些表，不能訪問未加鎖的表；同時，如果加的是讀鎖，那麼只能執行查詢操作，而不能執行更新操作。其實，在自動加鎖的情況下也基本如此，MyISAM總是一次獲得SQL語句所需要的全部鎖。這也正是MyISAM表不會出現死結的原因。

四、並發插入　

　　MyISAM的儲存引擎有一個系統的變數concurrent_insert，專門用於控制並發插入的行為，其值分別是0,1,2：

　　1、 當concurrent_insert設定為0時，不允許並發插入。

　　2、 當concurrent_insert設定為1時，如果MyISAM表中沒有空洞（即表的中間沒有被刪除的行），MyISAM允許在一個進程讀表的同時，另一個進程從表尾插入記錄。這也是MySQL的預設設定。

　　3、當concurrent_insert設定為2時，無論MyISAM表中有沒有空洞，都允許在表尾並發插入記錄。

五、MyISAM的鎖調度

　　MyISAM的儲存引擎的讀鎖和寫鎖互斥的，讀寫操作都是串列的。比如現在有一個進程某一個表的讀鎖，這是同時有個進程來請求同一張表的寫鎖，這個時候MyISAM表會怎麼做呢？結果就是寫鎖先擷取，不僅如此，如果讀鎖先進入隊列，寫鎖後進入隊列，這個時候也是寫鎖現貨的。這是因為MySQL認為寫比讀重要。這也正是MyISAM表不太合適有大量更新操作和查詢操作的原因。因為大量的更新操作是的讀操作難以獲得鎖，從而可能永遠阻塞，這種情況可能會變的非常糟糕。但是我們可以設定MyISAM的調度行為

1、 通過指定啟動參數low-priority-updates，使MyISAM引擎預設給予讀請求以優先的權利。2、通過執行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1，使該串連發出的更新要求優先順序降低。3、通過指定INSERT、UPDATE、DELETE語句的LOW_PRIORITY屬性，降低該語句的優先順序。4、給系統參數 max_write_lock_count設定一個合適的值，當一個表的讀鎖達到這個值後，MySQL就暫時將寫請求的優先順序降低，給讀進程一定獲得鎖的機會。 5、一些需要長時間啟動並執行查詢操作，也會使寫進程阻塞。 六、什麼時候用表鎖

1、事務需要更新大部分或全部資料，表又比較大，如果使用預設的行鎖，不僅這個事務執行效率低，而且可能造成其他事務長時間鎖等待和鎖衝突，這種情況下可以考慮使用表鎖來提高該事務的執行速度。

2、事務涉及多個表，比較複雜，很可能引起死結，造成大量交易回復。這種情況也可以考慮一次性鎖定事務涉及的表，從而避免死結、減少資料庫因交易回復帶來的開銷。

InnoDB鎖

　　InnoDB和MyISAM的區別是，InnoDB支援事務和行級鎖。行級鎖和表鎖有很多不同的地方，事務的引入也帶來了一些新的問題。

一、事務1、事務的特性

　　原子性：對資料的修改，要麼全部成功，要麼全部失敗。

　　一致性：在事務開始的時候和完成的時候，資料都必須保持一致的狀態。

　　隔離性：保證事務在不受外部並行作業影響的“獨立”環境執行。也就是交易處理過程的中間部分是不可見的。

　　持久性：事務完成之後，他對資料的修改是永久的，即系統出現故障也可以保持。

2、並發事務帶來的問題

　　更新丟失:最後的更新覆蓋了其他事務所做的更新。解決此問題的條件是，目前使用者在沒有提交事務的時候，其他使用者是不可以操作的。

　　髒讀：一個事務正在對一條記錄做修改，這個事務在完成提交前，這個時候另一個事務來讀取這一行的資料，就有可能讀到髒資料。

　　不可重複讀取：一個事務在讀取某些資料後的某個時間，再次讀取以前讀過的資料，卻發現其讀出的資料已經發生了改變、或某些記錄已經被刪除了！

　　幻度：一個事務按相同的查詢條件重新讀取以前檢索過的資料，卻發現其他事務插入了滿足其查詢條件的新資料。

3、事務的隔離等級

　　a、更新丟失通常應該完全可以避免，但防止更新丟失，不能單靠資料庫事務控制來解決，需要應用程式對更新的資料加鎖來解決；

　　b、“髒讀”、“不可重複讀取”和“幻讀”，其實都是資料庫讀一致性問題，必須由資料庫提供一定的事務隔離機制來解決

隔離等級	讀資料一致性	髒讀	不可重複讀取	幻讀
未提交讀（Read uncommitted）	最低層級，只能保證不讀取物理上損壞的資料	是	是	是
已提交度（Read committed）	語句級	否	是	是
可重複讀（Repeatable read）	事務級	否	否	是
可序列化（Serializable）	最進階別，事務級	否	否	否

4、InnoDB的行鎖模式和加鎖方法

　　

鎖類型	可讀（其他事務）	可寫（其他事務）
共用鎖定（S）	是	否
獨佔鎖定（x）	否	否

 

為了行鎖和表鎖共從，InnoDB又提供了兩個意圖鎖定（也就是表鎖）

　　意圖共用鎖（IS）：事務打算給資料行加行共用鎖定，事務在給一個資料行加共用鎖定前必須先取得該表的IS鎖。

　　意向獨佔鎖定（IX）：事務打算給資料行加行獨佔鎖定，事務在給一個資料行加獨佔鎖定前必須先取得該表的IX鎖。

這四種鎖之間的相容性如下：

鎖模式	S	X	IS	IX
S	相容	衝突	相容	衝突
X	衝突	衝突	衝突	衝突
IS	相容	衝突	相容	相容
IX	衝突	衝突	相容	相容

如果一個事務請求的鎖模式與當前的鎖相容，InnoDB就將請求的鎖授予該事務；反之，如果兩者不相容，該事務就要等待鎖釋放。

意圖鎖定是InnoDB自動加的，不需使用者幹預。對於UPDATE、DELETE和INSERT語句，InnoDB會自動給涉及資料集加獨佔鎖定（X)；對於普通SELECT語句，InnoDB不會加任何鎖；5、InnoDB行鎖的實現方式

　　InnoDB的行鎖實現是通過給索引上的索引項目加鎖來實現的；也就說只有通過索引檢索資料，InnoDB才使用行級鎖，否則InnoDB將使用表鎖。

注意點：

　　a、在不通過索引條件查詢的時候，InnoDB確實使用的是表鎖，而不是行鎖。

　　b、由於MySQL的行鎖是針對索引加的鎖，不是針對記錄加的鎖，所以雖然是訪問不同行的記錄，但是如果是使用相同的索引鍵，是會出現鎖衝突的。

　　c、當表有多個索引的時候，不同的事務可以使用不同的索引鎖定不同的行，另外，不論是使用主鍵索引、唯一索引或普通索引，InnoDB都會使用行鎖來對資料加鎖。

　　d、即便在條件中使用了索引欄位，但是否使用索引來檢索資料是由MySQL通過判斷不同執行計畫的代價來決定的，如果MySQL認為全表掃描效率更高，比如對一些很小的表，它就不會使用索引，這種情況下InnoDB將使用表鎖，而不是行鎖。因此，在分析鎖衝突時，別忘了檢查SQL的執行計畫，以確認是否真正使用了索引。

6、間隙鎖

　　當我們用範圍條件而不是相等條件檢索資料，並請求共用或獨佔鎖定時，InnoDB會給合格已有資料記錄的索引項目加鎖；對於索引值在條件範圍內但並不存在的記錄，叫做“間隙（GAP)”，InnoDB也會對這個“間隙”加鎖，這種鎖機制就是所謂的間隙鎖（Next-Key鎖）。

目的

　　InnoDB使用間隙鎖的目的，一方面是為了防止幻讀，以滿足相關隔離等級的要求，如果不使用間隙鎖，如果其他事務插入了超過範圍的任何記錄，那麼本事務如果再次執行上述語句，就會發生幻讀；另外一方面，是為了滿足其恢複和複製的需要。

　　很顯然，在使用範圍條件檢索並鎖定記錄時，InnoDB這種加鎖機制會阻塞符合條件範圍內索引值的並發插入，這往往會造成嚴重的鎖等待。因此，在實際應用開發中，尤其是並發插入比較多的應用，我們要盡量最佳化商務邏輯，盡量使用相等條件來訪問更新資料，避免使用範圍條件。

死結

　　發生死結後，InnoDB一般都能自動檢測到，並使一個事務釋放鎖並回退，另一個事務獲得鎖，繼續完成事務。但在涉及外部鎖，或涉及表鎖的情況下，InnoDB並不能完全自動檢測到死結，這需要通過設定鎖等待逾時參數 innodb_lock_wait_timeout來解決。需要說明的是，這個參數並不是只用來解決死結問題，在並發訪問比較高的情況下，如果大量事務因無法立即獲得所需的鎖而掛起，會佔用大量電腦資源，造成嚴重性能問題，甚至拖跨資料庫。我們通過設定合適的鎖等待逾時閾值，可以避免這種情況發生。

　　通常來說，死結都是應用設計的問題，通過調整商務程序、資料庫物件設計、事務大小，以及訪問資料庫的SQL語句，絕大部分死結都可以避免。下面就通過執行個體來介紹幾種避免死結的常用方法。

　　1、在應用中，如果不同的程式會並發存取多個表，應盡量約定以相同的順序來訪問表，這樣可以大大降低產生死結的機會。

　　2、在程式以批量方式處理資料的時候，如果事先對資料排序，保證每個線程按固定的順序來處理記錄，也可以大大降低出現死結的可能。

　　3、在事務中，如果要更新記錄，應該直接申請足夠層級的鎖，即獨佔鎖定，而不應先申請共用鎖定，更新時再申請獨佔鎖定，因為當使用者申請獨佔鎖定時，其他事務可能又已經獲得了相同記錄的共用鎖定，從而造成鎖衝突，甚至死結。

　　4、在REPEATABLE-READ隔離等級下，如果兩個線程同時對相同條件記錄用SELECT...FOR UPDATE加獨佔鎖定，在沒有符合該條件記錄情況下，兩個線程都會加鎖成功。程式發現記錄尚不存在，就試圖插入一條新記錄，如果兩個線程都這麼做，就會出現死結。這種情況下，將隔離等級改成READ COMMITTED，就可避免問題

　　5、當隔離等級為READ COMMITTED時，如果兩個線程都先執行SELECT...FOR UPDATE，判斷是否存在合格記錄，如果沒有，就插入記錄。此時，只有一個線程能插入成功，另一個線程會出現鎖等待，當第1個線程提交後，第2個線程會因主鍵重出錯，但雖然這個線程出錯了，卻會獲得一個獨佔鎖定！這時如果有第3個線程又來申請獨佔鎖定，也會出現死結。

MySQL之事務、鎖