面試官：MySQL 有哪些鎖？
2021-09-08 16:59:02

大家好，我是小林。

這次，來說說 MySQL 的鎖，主要是 Q&A 的形式，看起來會比較輕松。

不多 BB 了，發(fā)車！

在 MySQL 里，根據(jù)加鎖的范圍，可以分為全局鎖、表級鎖和行鎖三類。

全局鎖

全局鎖是怎么用的？

要使用全局鎖，則要執(zhí)行這條命：

flush tables with read lock

執(zhí)行后，整個數(shù)據(jù)庫就處于只讀狀態(tài)了，這時其他線程執(zhí)行以下操作，都會被阻塞：

• 對數(shù)據(jù)的增刪查改操作，比如 insert、delete、update等語句；
• 對表結(jié)構(gòu)的更改操作，比如 alter table、drop table 等語句。

如果要釋放全局鎖，則要執(zhí)行這條命令：

unlock tables

當然，當會話斷開了，全局鎖會被自動釋放。

全局鎖應用場景是什么？

全局鎖主要應用于做全庫邏輯備份，這樣在備份數(shù)據(jù)庫期間，不會因為數(shù)據(jù)或表結(jié)構(gòu)的更新，而出現(xiàn)備份文件的數(shù)據(jù)與預期的不一樣。

舉個例子大家就知道了。

在全庫邏輯備份期間，假設不加全局鎖的場景，看看會出現(xiàn)什么意外的情況。

如果在全庫邏輯備份期間，有用戶購買了一件商品，一般購買商品的業(yè)務邏輯是會涉及到多張數(shù)據(jù)庫表的更細，比如在用戶表更新該用戶的余額，然后在商品表更新被購買的商品的庫存。

那么，有可能出現(xiàn)這樣的順序：

1. 先備份了用戶表的數(shù)據(jù)；
2. 然后有用戶發(fā)起了購買商品的操作；
3. 接著再備份商品表的數(shù)據(jù)。

也就是在備份用戶表和商品表之間，有用戶購買了商品。

這種情況下，備份的結(jié)果是用戶表中該用戶的余額并沒有扣除，反而商品表中該商品的庫存被減少了，如果后面用這個備份文件恢復數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的話，用戶錢沒少，而庫存少了，等于用戶白嫖了一件商品。

所以，在全庫邏輯備份期間，加上全局鎖，就不會出現(xiàn)上面這種情況了。

加全局鎖又會帶來什么缺點呢？

加上全局鎖，意味著整個數(shù)據(jù)庫都是只讀狀態(tài)。

那么如果數(shù)據(jù)庫里有很多數(shù)據(jù)，備份就會花費很多的時間，關(guān)鍵是備份期間，業(yè)務只能讀數(shù)據(jù)，而不能更新數(shù)據(jù)，這樣會造成業(yè)務停滯。

既然備份數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的時候，使用全局鎖會影響業(yè)務，那有什么其他方式可以避免？

有的，如果數(shù)據(jù)庫的引擎支持的事務支持可重復讀的隔離級別，那么在備份數(shù)據(jù)庫之前先開啟事務，會先創(chuàng)建 Read View，然后整個事務執(zhí)行期間都在用這個 Read View，而且由于 MVCC 的支持，備份期間業(yè)務依然可以對數(shù)據(jù)進行更新操作。

因為在可重復讀的隔離級別下，即使其他事務更新了表的數(shù)據(jù)，也不會影響備份數(shù)據(jù)庫時的 Read View，這就是事務四大特性中的隔離性，這樣備份期間備份的數(shù)據(jù)一直是在開啟事務時的數(shù)據(jù)。

備份數(shù)據(jù)庫的工具是 mysqldump，在使用 mysqldump 時加上 –single-transaction 參數(shù)的時候，就會在備份數(shù)據(jù)庫之前先開啟事務。這種方法只適用于支持「可重復讀隔離級別的事務」的存儲引擎。

InnoDB 存儲引擎默認的事務隔離級別正是可重復讀，因此可以采用這種方式來備份數(shù)據(jù)庫。

但是，對于 MyISAM 這種不支持事務的引擎，在備份數(shù)據(jù)庫時就要使用全局鎖的方法。

表級鎖

MySQL 表級鎖有哪些？具體怎么用的。

MySQL 里面表級別的鎖有這幾種：

• 表鎖；
• 元數(shù)據(jù)鎖（MDL）;
• 意向鎖；
• AUTO-INC 鎖；

表鎖

先來說說***表鎖***。

如果我們想對學生表（t_student）加表鎖，可以使用下面的命令：

//表級別的共享鎖，也就是讀鎖；
lock tables t_student read;

//表級別的獨占鎖，也就是寫鎖；
lock tables t_stuent wirte;

需要注意的是，表鎖除了會限制別的線程的讀寫外，也會限制本線程接下來的讀寫操作。

也就是說如果本線程對學生表加了「共享表鎖」，那么本線程接下來如果要對學生表執(zhí)行寫操作的語句，是會被阻塞的，當然其他線程對學生表進行寫操作時也會被阻塞，直到鎖被釋放。

要釋放表鎖，可以使用下面這條命令，會釋放當前會話的所有表鎖：

unlock tables

另外，當會話退出后，也會釋放所有表鎖。

不過盡量避免在使用 InnoDB 引擎的表使用表鎖，因為表鎖的顆粒度太大，會影響并發(fā)性能，InnoDB 牛逼的地方在于實現(xiàn)了顆粒度更細的行級鎖。

元數(shù)據(jù)鎖

再來說說***元數(shù)據(jù)鎖（MDL）***。

我們不需要顯示的使用 MDL，因為當我們對數(shù)據(jù)庫表進行操作時，會自動給這個表加上 MDL：

• 對一張表進行 CRUD 操作時，加的是 MDL 讀鎖；
• 對一張表做結(jié)構(gòu)變更操作的時候，加的是 MDL 寫鎖；

MDL 是為了保證當用戶對表執(zhí)行 CRUD 操作時，防止其他線程對這個表結(jié)構(gòu)做了變更。

當有線程在執(zhí)行 select 語句（ 加 MDL 讀鎖）的期間，如果有其他線程要更改該表的結(jié)構(gòu)（ 申請 MDL 寫鎖），那么將會被阻塞，直到執(zhí)行完 select 語句（ 釋放 MDL 讀鎖）。

反之，當有線程對表結(jié)構(gòu)進行變更（ 加 MDL 寫鎖）的期間，如果有其他線程執(zhí)行了 CRUD 操作（ 申請 MDL 讀鎖），那么就會被阻塞，直到表結(jié)構(gòu)變更完成（ 釋放 MDL 寫鎖）。

MDL 不需要顯示調(diào)用，那它是在什么時候釋放的?

MDL 是在事務提交后才會釋放，這意味著事務執(zhí)行期間，MDL 是一直持有的。

那如果數(shù)據(jù)庫有一個長事務（所謂的長事務，就是開啟了事務，但是一直還沒提交），那在對表結(jié)構(gòu)做變更操作的時候，可能會發(fā)生意想不到的事情，比如下面這個順序的場景：

1. 首先，線程 A 先啟用了事務（但是一直不提交），然后執(zhí)行一條 select 語句，此時就先對該表加上 MDL 讀鎖；
2. 然后，線程 B 也執(zhí)行了同樣的 select 語句，此時并不會阻塞，因為「讀讀」并不沖突；
3. 接著，線程 C 修改了表字段，此時由于線程 A 的事務并沒有提交，也就是 MDL 讀鎖還在占用著，這時線程 C 就無法申請到 MDL 寫鎖，就會被阻塞，

那么在線程 C 阻塞后，后續(xù)有對該表的 select 語句，就都會被阻塞，如果此時有大量該表的 select 語句的請求到來，就會有大量的線程被阻塞住，這時數(shù)據(jù)庫的線程很快就會爆滿了。

為什么線程 C 因為申請不到 MDL 寫鎖，而導致后續(xù)的申請讀鎖的查詢操作也會被阻塞？

這是因為申請 MDL 鎖的操作會形成一個隊列，隊列中寫鎖獲取優(yōu)先級高于讀鎖，一旦出現(xiàn) MDL 寫鎖等待，會阻塞后續(xù)該表的所有 CRUD 操作。

所以為了能安全的對表結(jié)構(gòu)進行變更，在對表結(jié)構(gòu)變更前，先要看看數(shù)據(jù)庫中的長事務，是否有事務已經(jīng)對表加上了 MDL 讀鎖，如果可以考慮 kill 掉這個長事務，然后再做表結(jié)構(gòu)的變更。

意向鎖

接著，說說***意向鎖***。

• 在使用 InnoDB 引擎的表里對某些記錄加上「共享鎖」之前，需要先在表級別加上一個「意向共享鎖」；
• 在使用 InnoDB 引擎的表里對某些紀錄加上「獨占鎖」之前，需要先在表級別加上一個「意向獨占鎖」；

也就是，當執(zhí)行插入、更新、刪除操作，需要先對表加上「意向獨占鎖」，然后對該記錄加獨占鎖。

而普通的 select 是不會加行級鎖的，普通的 select 語句是利用 MVCC 實現(xiàn)一致性讀，是無鎖的。

不過，select 也是可以對記錄加共享鎖和獨占鎖的，具體方式如下：

//先在表上加上意向共享鎖，然后對讀取的記錄加獨占鎖
select ... lock in share mode;

//先表上加上意向獨占鎖，然后對讀取的記錄加獨占鎖
select ... for update;

意向共享鎖和意向獨占鎖是表級鎖，不會和行級的共享鎖和獨占鎖發(fā)生沖突，而且意向鎖之間也不會發(fā)生沖突，只會和共享表鎖（lock tables … read）和獨占表鎖（lock tables … write）發(fā)生沖突。

表鎖和行鎖是滿足讀讀共享、讀寫互斥、寫寫互斥的。

如果沒有「意向鎖」，那么加「獨占表鎖」時，就需要遍歷表里所有記錄，查看是否有記錄存在獨占鎖，這樣效率會很慢。

那么有了「意向鎖」，由于在對記錄加獨占鎖前，先會加上表級別的意向獨占鎖，那么在加「獨占表鎖」時，直接查該表是否有意向獨占鎖，如果有就意味著表里已經(jīng)有記錄被加了獨占鎖，這樣就不用去遍歷表里的記錄。

所以，意向鎖的目的是為了快速判斷表里是否有記錄被加鎖。

AUTO-INC 鎖

最后，說說 AUTO-INC 鎖。

在為某個字段聲明 AUTO_INCREMENT 屬性時，之后可以在插入數(shù)據(jù)時，可以不指定該字段的值，數(shù)據(jù)庫會自動給該字段賦值遞增的值，這主要是通過 AUTO-INC 鎖實現(xiàn)的。

AUTO-INC 鎖是特殊的表鎖機制，鎖不是再一個事務提交后才釋放，而是再執(zhí)行完插入語句后就會立即釋放。

在插入數(shù)據(jù)時，會加一個表級別的 AUTO-INC 鎖，然后為被 AUTO_INCREMENT 修飾的字段賦值遞增的值，等插入語句執(zhí)行完成后，才會把 AUTO-INC 鎖釋放掉。

那么，一個事務在持有 AUTO-INC 鎖的過程中，其他事務的如果要向該表插入語句都會被阻塞，從而保證插入數(shù)據(jù)時，被 AUTO_INCREMENT 修飾的字段的值是連續(xù)遞增的。

但是， AUTO-INC 鎖再對大量數(shù)據(jù)進行插入的時候，會影響插入性能，因為另一個事務中的插入會被阻塞。

因此， 在 MySQL 5.1.22 版本開始，InnoDB 存儲引擎提供了一種輕量級的鎖來實現(xiàn)自增。

一樣也是在插入數(shù)據(jù)的時候，會為被 AUTO_INCREMENT 修飾的字段加上輕量級鎖，然后給該字段賦值一個自增的值，就把這個輕量級鎖釋放了，而不需要等待整個插入語句執(zhí)行完后才釋放鎖。

InnoDB 存儲引擎提供了個 innodb_autoinc_lock_mode 的系統(tǒng)變量，是用來控制選擇用 AUTO-INC 鎖，還是輕量級的鎖。

• 當 innodb_autoinc_lock_mode = 0，就采用 AUTO-INC 鎖；
• 當 innodb_autoinc_lock_mode = 2，就采用輕量級鎖；
• 當 innodb_autoinc_lock_mode = 1，這個是默認值，兩種鎖混著用，如果能夠確定插入記錄的數(shù)量就采用輕量級鎖，不確定時就采用 AUTO-INC 鎖。

不過，當 innodb_autoinc_lock_mode = 2 是性能最高的方式，但是會帶來一定的問題。因為并發(fā)插入的存在，在每次插入時，自增長的值可能不是連續(xù)的，這在有主從復制的場景中是不安全的。

行級鎖有哪些？

InnoDB 引擎是支持行級鎖的，而 MyISAM 引擎并不支持行級鎖。

行級鎖的類型主要有三類：

• Record Lock，記錄鎖，也就是僅僅把一條記錄鎖上；
• Gap Lock，間隙鎖，鎖定一個范圍，但是不包含記錄本身；
• Next-Key Lock：Record Lock + Gap Lock 的組合，鎖定一個范圍，并且鎖定記錄本身。

前面也提到，普通的 select 語句是不會對記錄加鎖的，如果要在查詢時對記錄加行鎖，可以使用下面這兩個方式：

//對讀取的記錄加共享鎖
select ... lock in share mode;

//對讀取的記錄加獨占鎖
select ... for update;

上面這兩條語句必須再一個事務中，當事務提交了，鎖就會被釋放，因此在使用這兩條語句的時候，要加上 begin、start transaction 或者 set autocommit = 0。

那具體跟在哪些紀錄上加鎖，就跟具體的 select 語句有關(guān)系了，比較復雜，這個留到下篇再講啦。

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