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深入了解MySQL中的事务和锁

青灯夜游
发布： 2021-09-16 10:58:59
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深入了解MySQL中的事务和锁

MySQL数据库是一个多用户访问系统，那么就要面临当多个用户同时读取和更新数据时，数据不会被破坏，所以就诞生了锁，锁一种并发控制技术，当一个用户尝试修改数据库中的记录时，首先要获取锁，那么持有这个锁的用户还在修改时，其他用户就不能对这些记录进行修改了。【相关推荐：mysql视频教程】

MySQL中的锁

但是相对其他数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，MySQL不同的存储引擎有不同的锁机制，MylSAM和MEMORY存储引擎采用的是表级锁，BDB存储引擎采用的是页面锁，而常用的InnoDB存储引擎支持行级锁、表级锁，默认情况下是采用行级锁。

这3种锁的特性如下：

  • 表级锁：开销小，加锁快，不会出现死锁，锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。

  • 行级锁：开销大，加锁慢，会出现死锁，锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。

  • 页面锁：开销和加锁时间界于表锁和行锁之间，会出现死锁，锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般。

MyISAM

MyISAM表锁

MySQL为表提供了两种类型的锁，它们是：

  • READ LOCK： 允许用户仅从表中读取数据。

  • WRITE LOCK： 允许用户对表进行读取和写入操作。

MyISAM对表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求， 但是会阻塞对同一表的写请求，MyISAM对表的写操作，会阻塞其他用户对同一表的读和写操作， MyISAM表的读操作与写操作之间，以及写操作之间是串行的。

MyISAM在执行查询语句(SELECT)前，会自动给使用到的所有表加读锁，在执行更新操作(UPDATE、DELETE、INSERT等)前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要我们手动干预，所以我们一般不需要用LOCK TABLE命令给MyISAM表显式加锁，但是显示加锁也没有什么问题。

还有在用LOCK TABLES给表显式加表锁时，必须同时取得所有涉及表的锁，因为在执行LOCK TABLES后，只能访问显式加锁的这些表，不能访问未加锁的表，否则会出错，同时，如果加的是读锁，那么只能执行查询操作，不能执行更新操作，否则也会报错，在自动加锁的情况下也是如此，这也正是MyISAM表不会出现死锁的原因。

下面看一个列子。

1、创建一张表

CREATE TABLE test_table (   
      Id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,   
      Name VARCHAR(50) NOT NULL,   
      Message VARCHAR(80) NOT NULL,  
      PRIMARY KEY (Id)  
);
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2、会话1获取写锁

mysql> lock table  test_table write;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
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3、会话2读取。

我们知道在某个会话持有WRITE锁时，所有其他会话都无法访问该表的数据，所以在第二个会话执行下面语句时，会一直处于等待状态。

mysql> select * from test_table;
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4、会话1解锁

unlock table;
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并发插入

在MyISAM里读写操作是串行的，但是可以根据concurrent_insert的设置，让MyISAM支持并行查询和插入。

concurrent_insert取值如下：

  • 0：不允许并发插入功能。

  • 1：允许对没有空洞的表使用并发插入，新数据位于数据文件结尾（缺省）。

  • 2：不管表有没有空洞，都允许在数据文件结尾并发插入。

空洞指的是表的中间没有被删除的行。

InnoDB

InnoDB不同于MyISAM，他有两个特点，一是支持事务，二是采用了行级锁，行级锁和表锁有很多不同的地方。

事务特性

  • 原子性

    事务是一个原子操作单元， 对数据的修改，要么全部执行，要么全都不执行。

  • 一致性

    在事务开始和完成时， 数据都必须保持一致状态。 这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改，以保持数据的完整性。

  • 隔离性

    数据库系统保证事务在不受外部并发操作影响，可以"独立"环境执行，这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的。

  • 持久性

    事务完成之后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。

并发事务处理带来的问题

相对于串行处理来说，虽然提高了资源利用率，可以支持更多的用户，但并发事务处理也会带来些问题， 主要包括以下几种情况。

更新丢失

由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题，也就是最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。

脏读

脏读又称无效数据的读出，当事务1将某一值修改后，然后事务2读取该值，后面事务1又因为一些原因撤销对该值的修改，这就导致了事务2所读取到的数据是无效的。

不可重复读

指的是一个事务在读取某些数据后，再次读取之前读过的数据，却发现读出的数据已经发生了改变。

幻读

当事务1按相同的查询条件重新读取以前查询过的数据时，却发现其他事务插入了满足这个条件的新数据。

事务隔离级别

上面说的"更新丢失"是应该完全避免的，但防止更新丢失，并不能单靠数据库事务控制器来解决，需要应用程序对要更新的数据加必要的锁。

而脏读、不可重复读、幻读，都是数据库读一致性问题，必须由数据库提供事务隔离机制来解决。数据库实现事务隔离的方式，可分为以下两种，一种是在读取数据前加锁，阻止其他事务对数据进行修改，另一种不需要锁，通过MVCC或MCC来实现，这种技术叫做数据多版本并发控制，通过一定机制生成一个数据请求时间点的一致性数据快照，并用这个快照来提供一定级别的一致性读取。

数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上串行化进行。

InnoDB有四个事务隔离级别： READ UNCOMMITTED， READ COMMITTED， REPEATABLE READ，和 SERIALIZABLE。默认隔离级别是REPEATABLE READ。

隔离级别脏读不可重复性幻读
读未提交√√√
读已提交×√√
可重复读取××√
可序列化（serializable）×××

查询/更改隔离级别

显示隔离级别
show global variables like '%isolation%';
select @@transaction_isolation;

设置隔离级别
set global transaction_isolation ='read-committed';
set session transaction isolation level read uncommitted;
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READ UNCOMMITTED（读未提交）

在这个隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。这种隔离级别在实际应用中很少使用，读取未提交的数据也称为脏读。

例子

启动两个会话，并设置隔离级别为READ UNCOMMITTED。

mysql> select * from user;
+-----------+---------+
| user_name | balance |
+-----------+---------+
| 张三      |     100 |
| 李四      |     100 |
| 王五      |      80 |
+-----------+---------+
登录后复制
时间事务1事务2
T1begin;begin;
T2select * from user where user_name="张三";
此时张三余额100
T3
select * from user where user_name="张三";
此时张三余额100
T4update user set balance =80 where user_name ="张三";
T4
select * from user where user_name="张三";
此时张三余额80
T5commitcommit

可以看到，在T4时刻，事务1没有提交，但是事务2可以看到被事务1锁更改的数据。

READ COMMITTED （读已提交）

这是大多数数据库系统的默认隔离级别，但不是MySQL的默认级别，他避免了脏读现象，因为在任何未提交的事务前，对任何其他事务都是不可见的，也就是其他事务看不到未提交的数据，允许不可重复读。

例子

将两个会话中隔离级别设置为读已提交
set session transaction isolation level read committed;
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时间事务1事务2
T1begin;begin;
T2select * from user where user_name="张三";
此时张三余额100
T3
select * from user where user_name="张三";
此时张三余额100
T4update user set balance =80 where user_name ="张三";
T4
select * from user where user_name="张三";
此时张三余额100
T5commit
T5
select * from user where user_name="张三";
此时张三余额80

可以看到，在T4时刻，事务1没有提交，但是事务2读取到的数据还是100,当事务1提交后，事务2才可以看到。

REPEATABLE READ （可重复读）

这是 MySQL 的默认事务隔离级别，它确保同一事务读取数据时，将看到相同的数据行，但是会出现幻读，当事务1按条件进行查询后，另一个事务在该范围内插入一个新数据，那么事务1再次读取时，就会读到这个新数据。InnoDB 和 Falcon 存储引擎通过 mvcc（多版本并发控制）机制解决了这个问题。

例子

设置两个会话隔离级别为可重复读
set session transaction isolation level repeatable read;
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时间事务1事务2
T1begin;begin;
T2update user set balance =80 where user_name ="张三";
T3commit;
T4
select * from user where user_name="张三";
张三余额为100

可以看到，在T3时刻，事务1已经提交更改，但是在T4时刻的事务2中，还是读取到了原来的数据，但是如果事务2在原来的基础上再减10元，那么最终余额是90还是70呢？,答案是70。.

mysql> update user set balance=balance-10 where user_name="张三";
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from user where user_name="张三";
+-----------+---------+
| user_name | balance |
+-----------+---------+
| 张三      |      70 |
+-----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)
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SERIALIZABLE （序列化）

他是最高的隔离级别，InnoDB将所有普通SELECT语句隐式转换为SELECT ... LOCK IN SHARE MODE，所有事务按照顺序依次执行，因此，脏读、不可重复读、幻读都不会出现。但是，由于事务是串行执行，所以效率会大大下降，

例子
设置隔离级别为序列化
set session transaction isolation level serializable;
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时间事务1事务2
T1begin;begin;
T2select * from user where user_name="张三";
T3
update user set balance =80 where user_name ="张三";

这一次，有趣的是，事务2在T3时刻更新被阻止了,原因是在serializable隔离级别下，MySQL隐式地将所有普通SELECT查询转换为SELECT FOR SHARE， 持有SELECT FOR SHARE锁的事务只允许其他事务对SELECT行进行处理，而不允许其他事务UPDATE或DELETE它们。

所以有了这个锁定机制，我们之前看到的不一致数据场景就不再可能了。

但是，这个锁具有超时时间，在等待一会后，如果其他事务在这段时间内没有提交或回滚释放锁，将抛出锁等待超时错误，如下所示：

ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
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InnoDB行锁

InnoDB 的行级锁也分为共享锁和排他锁两种。

  • 共享锁允许持有锁的事务读取行。

  • 独占锁允许持有锁事务的更新或删除行。

为了允许行锁和表锁共存，实现多粒度锁机制，InnoDB还有两种内部使用的意向锁，这两种意向锁都是表锁。

  • 意向共享锁 事务想要获得一张表中某几行的共享锁。
  • 意向排他锁 事务想要获得一张表中某几行的排他锁。

InnoDB 行锁是通过锁定索引上的索引条目来实现的，因此，InnoDB 只有在通过索引条件检索到数据时才使用行级锁；否则，InnoDB 将使用表锁。

我们可以显示的加锁，但对于update、delete、insert语句，InnoDB会自动给涉及的数据集加排他锁，对于普通的 select 语句，InnoDB 不会加任何锁，下面是显示的加锁方式：

  • 共享锁：SELECT FROM table_name WHERE … LOCK IN SHARE MODE
  • 排他锁：SELECT * FROM table_name WHERE … FOR UPDATE

Next-Key锁

当我们使用范围条件而不是相等条件检索数据，并请求其共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引项加锁，对于在条件范围内但并不存在的记录，叫做间隙(GAP), InnoDB也会对这个"间隙"加锁，这种锁机制就是所谓的Next-Key锁。

举例来说，假如user表中只有101条记录，其user_id的值分别是1.2. ..100. 101，当查找大于100的user_id时，使用下面SQL。

select.* from emp where user_id > 100 for update;
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这就是一个范围条件的查询， InnoDB不仅会对user_id为101的记录加锁，也会对user_id大于101的"间隙"加锁，虽然这些记录并不存在。

InnoDB使用Next-Key锁的目的，一方面是为了防止幻读，另一方面， 是为了满足恢复和复制的需要。

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以上是深入了解MySQL中的事务和锁的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！

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来源：juejin.cn
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