概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算资源（CPU、RAM、I/O）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

MySQL中的锁，按照锁的粒度分，分为以下三类：

1. 全局锁：锁定数据库中的所有表。

2. 表级锁：每次操作锁住整张表。

3. 行级锁：每次操作锁住对应的行数据。

全局锁

全局锁概述

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。

其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。

比如上图，假设在没有锁的情况下，我们在备份的同时如果进行了业务操作，就会导致备份的数据跟业务数据有出入，这时就需要添加锁。

mysqldump 进行逻辑备份时添加全局锁，DML和DDL会被阻塞，此时不影响DQL查询。

语法：

flush tables with read lock;
mysqldump -uroot -p1234 test > test.sql;
unlock tables;

一致性数据备份

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：

1. 如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。
2. 如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志（binlog），会导致主从延迟。

在lnnoDB引擎中，我们可以在备份时加上参数--single-transaction参数来完成不加锁的一致性数据备份。

mysqldump -uroot -p1234 --single-transaction test > test.sql;

这种备份方式，底层使用快照读的方式来进行备份，

表级锁

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM、InnoDB、BDB等存储引擎中。

对于表级锁，主要分为以下三类：

1. 表锁：锁了整个表
2. 元数据锁（meta datalock，MDL）
3. 意向锁

表锁

对于表锁，分为两类：

1. 表共享读锁（read lock）

2. 表独占写锁（write lock）

读锁不会阻塞其他客户端的读，但是会阻塞写。写锁既会阻塞其他客户端读，又会阻塞其他客户端写。

lock tables 表名... read/write
unlock tables / 客户端断开连接

读锁

如下图示例，当左侧客户端对表添加了读锁，并不影响其他客户端进行读表，此时所有的客户端的DDL/DML都会被阻塞。

mysql-1> lock tables score read;
mysql-1> select * from score;
mysql-1> update score set math=100 where id = 2;
mysql-2> select * from score;
mysql-2> update score set math=100 where id = 2;
mysql-1> unlock tables;

可以看到客户端2更新操作被阻塞。

写锁

如下图示例，当左侧客户端对表添加了写锁，则该客户端读写均不受影响，但其他客户端的DQL/DDL/DML都会被阻塞。

mysql-1> lock tables score write;
mysql-1> select * from score;
mysql-1> update score set chinese=100 where id =1;
mysql-2> select * from score;
mysql-2> update score set math=100 where id = 2;
mysql-1> unlock tables;

元数据锁

元数据锁（mata data lock, MDL）

MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作(元数据就是表结构)。

在MySQL5.5中引I入了MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁（共享)；当对表结构进行变更操作的时候，加MDL写锁（排他)。

shared read / shared write

mysql-1> begin;
mysql-1> select * from score;
mysql-2> begin;
mysql-2> select * from score;
mysql-2> update score set math=33 where id =1;
mysql-1> commit;
mysql-2> commit;

通过这个例子，可以看到shared read 跟shared write 兼容互相不会影响。

exclusive

mysql-1> begin;
mysql-1> select * from score;
mysql-2> begin;
mysql-2> alter table score add column java int;
mysql-1> commit;
mysql-2> select * from score;
mysql-2> commit;

当执行select语句时，为表score添加了shared read 锁，此时执行alter语句会阻塞。

我们来看一下元数据锁

select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from performance_schema.metadata_locks;

意向锁

为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查（当存在意向锁时，如果新增表锁与意向锁兼容则会直接添加表锁，如果互斥则会阻塞等待意向锁结束）。

1. 意向共享锁（IS）：由语句select...lock in share mode 添加。与表锁共享锁（read）兼容，与表锁排它锁（write）互斥。
2. 意向排他锁（Ix）：由insert、update、delete、select..for update 添加，与表锁共享锁（read）及排它锁（write）都互斥。意向锁之间不会互斥。

查看意向锁

select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;

下面我们通过一个示例来熟悉意向锁的工作逻辑。

先为score id=1的行添加意向锁IS，然后再为整个表添加读锁，此时可以正常添加，这是因为意向锁IS和读锁是兼容的。

mysql-1> begin;
mysql-1> select * from score where id = 1 lock in share mode;
mysql-1> select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;
mysql-2> lock tables score read;

此时在右侧客户端为表添加写锁发生了阻塞，这是因为意向锁与写锁互斥。

mysql-2> lock tables score write;

mysql-1> unlock tables;
mysql-2> unlock tables;
mysql-1> begin;
mysql-1> update score set math=66 where id = 1;
mysql-2> select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;
mysql-2> lock tables score read;

我们重新开启一个事务，在左侧客户端中执行一个update语句，此时会在当前行添加IX行锁，通过右侧客户端为表添加读锁，被阻塞。

行级锁

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在InnoDB存储引擎中。

InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：

1. 行锁（Record Lock）：锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete。在RC(read commited)、RR(repeatable read)隔离级别下都支持。
2. 间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。
3. 临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap。在RR隔离级别下支持。

行锁

InnoDB实现了以下两种类型的行锁：

1. 共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排它锁（与共享锁兼容，与排他锁互斥）。
2. 排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

常见语句使用的行锁：

SQL	行锁类型	说明
INSERT ...	排他锁	自动加锁
UPDATE ...	排他锁	自动加锁
DELETE ...	排他锁	自动加锁
SELECT（正常）	不加任何锁
SELECT ... LOCN IN SHARE MODE	共享锁	需要手动在SELECT之后加LOCK IN SHARE MODE
SELECT ... FOR UPDATE	排他锁	需要手动在SELECT之后加FOR UPDATE

默认情况下，InnoDB 在 REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用 next-key锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

1. 针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。
2. InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，此时就会升级为表锁。

案例：

1、共享锁与共享锁

#为表添加主键
mysql-1> alter table score add primary key (id);
mysql-1> begin;
mysql-1> select * from score where id = 1;
mysql-2> select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;
mysql-2> select * from score where id = 1 lock in share mode;
mysql-2> select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;
mysql-1> select * from score where id = 1 lock in share mode;

我们看到，普通的查询语句并不会为表加锁，当我们在查询语句中指定共享锁，并不影响其他客户端为该行添加共享锁。

2、共享锁与排他锁

mysql-1> begin;
mysql-1> select * from score where id = 1 lock in share mode;
mysql-2> select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;
mysql-2> update score set math = 55 where id = 2;
mysql-2> update score set math = 55 where id = 1;

左侧客户端执行select语句为行添加共享锁，右侧客户端执行update语句为行添加排他锁，与共享锁互斥，所以在更新id=1行数据时右侧客户端的SQL语句被阻塞。

3、排他锁与排他锁

mysql-1> begin;
mysql-1> update score set math = 34 where id = 1;
mysql-2> begin;
mysql-2> update score set math = 34 where id = 1;
mysql-1> commit;

左侧客户端先执行update语句为行添加排他锁，此时右侧客户端对同一行执行update操作被阻塞，只有当左侧事务提交，排他锁释放之后，右侧客户端才能执行成功。

4、是否使用索引

mysql-1> begin;
mysql-1> update score set math = 90 where name = 'Tom';
mysql-2> begin;
mysql-2> update score set math = 0 where id = 3;

左侧客户端进行update操作，由于where条件没有使用索引，造成表锁，此时右侧客户端的update被阻塞。

mysql-1> commit;
mysql-2> commit;
mysql-1> create index idx_score_name on score(name);
mysql-1> begin;
mysql-1> update score set math = 90 where name = 'Tom';
mysql-2> begin;
mysql-2> update score set math = 0 where id = 3;

为name字段添加索引后，此时左侧客户端的update操作生成行锁，右侧客户端对同一个表内其他行可以执行update操作。

间隙锁/临键锁

默认情况下，InnoDB 在 REPEATABLE READ 事务隔离级别运行，InnoDB 使用next-key锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

1. 索引上的等值查询（唯一索引)，给不存在的记录加锁时，优化为间隙锁。
2. 索引上的等值查询（普通索引)，向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-keylock 退化为间隙锁。
3. 索引上的范围查询(唯一索引)--会访问到不满足条件的第一个值为止。

注意：间隙锁锁的是间隙，不包含数据记录，而临键锁锁住了该行记录，也会锁住记录之前的间隙。间隙锁唯一目的是防止其他事务插入间隙。间隙锁可以共存，一个事务采用的间隙锁不会阻止另一个事务在同一间隙上采用间隙锁。

示例1：对于不存在的索引加锁

首先插入一条新数据，此时可以看到id字段，3的下一条记录是8，3到8之间我们看成一个间隙，接下来我们演示如何为这个间隙加锁，以及加锁后的影响。

insert into score(id, name, math,english,chinese) values(8,'petter',0,0,0);

mysql-1> begin;
mysql-1> update score set math = 100 where id = 5;
mysql-2> select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;
mysql-2> insert into score(id, name, math,english,chinese) values(5,'petter',0,0,0);

当我们在索引id上，给不存在的索引记录添加锁时，添加的是GAP间隙锁。此时id字段3到8之间加上了间隙锁，我们插入id=5的一条数据时，这个insert语句被阻塞。

示例2：对普通索引进行等值查询

mysql-1> select * from score;
mysql-1> create index idx_score_math on score(math);
mysql-1> begin;
mysql-1> select * from score where math = 56 lock in share mode;
mysql-2> select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;

当对普通索引的某一行添加进行等值查询时，表的底层会对这一行添加共享锁，并在这一行添加临键锁，在这一行后添加间隙锁。这是因为普通索引并不唯一，等值查询可能会查出多条记录，SQL语句会遍历并获取所有的记录。

示例3：对唯一索引进行范围查询

mysql-1> begin;
mysql-1> select * from score where id >= 2 lock in share modde;
mysql-2> select object_schema, object_name, index_name, lock_type, lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;

我们对id字段进行范围查询时，首先锁住了第一条符合条件的记录（id=2），对其后符合条件的记录都加了临键锁（id=3）锁住id=3这一行和2<id<3之间的间隙，id=8和3<id<8的间隙也一样添加了临键锁，对于不存在的记录，id=8到正无穷之间也添加了临键锁。

对于间隙锁/临键锁，我们不用去过多的深入，只需要知道我们在执行SQL语句时，会分析锁的逻辑即可。

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