關於MySQL中的表鎖和行鎖

mysql行鎖和表鎖

鎖是計算機協調多個進程或純線程並發訪問某壹資源的機制。在數據庫中，除傳統的計算資源（CPU、RAM、I/O）的爭用以外，數據也是壹種供許多用戶***享的資源。如何保證數據並發訪問的壹致性、有效性是所在有數據庫必須解決的壹個問題，鎖沖突也是影響數據庫並發訪問性能的壹個重要因素。從這個角度來說，鎖對數據庫而言顯得尤其重要，也更加復雜。

?概述

相對其他數據庫而言，MySQL的鎖機制比較簡單，其最顯著的特點是不同的存儲引擎支持不同的鎖機制。

MySQL大致可歸納為以下3種鎖：

表級鎖：開銷小，加鎖快；不會出現死鎖；鎖定粒度大，發生鎖沖突的概率最高，並發度最低。

行級鎖：開銷大，加鎖慢；會出現死鎖；鎖定粒度最小，發生鎖沖突的概率最低，並發度也最高。

頁面鎖：開銷和加鎖時間界於表鎖和行鎖之間；會出現死鎖；鎖定粒度界於表鎖和行鎖之間，並發度壹般

?MySQL表級鎖的鎖模式（MyISAM)

MySQL表級鎖有兩種模式：表***享鎖（Table Read Lock）和表獨占寫鎖（Table Write Lock）。

對MyISAM的讀操作，不會阻塞其他用戶對同壹表請求，但會阻塞對同壹表的寫請求；

對MyISAM的寫操作，則會阻塞其他用戶對同壹表的讀和寫操作；

MyISAM表的讀操作和寫操作之間，以及寫操作之間是串行的。

當壹個線程獲得對壹個表的寫鎖後，只有持有鎖線程可以對表進行更新操作。其他線程的讀、寫操作都會等待，直到鎖被釋放為止。

MySQL表級鎖的鎖模式

MySQL的表鎖有兩種模式：表***享讀鎖（Table Read Lock）和表獨占寫鎖（Table Write Lock）。鎖模式的兼容如下表

MySQL中的表鎖兼容性

當前鎖模式/是否兼容/請求鎖模式

讀鎖是是否

寫鎖是否否

可見，對MyISAM表的讀操作，不會阻塞其他用戶對同壹表的讀請求，但會阻塞對同壹表的寫請求；對MyISAM表的寫操作，則會阻塞其他用戶對同壹表的讀和寫請求；MyISAM表的讀和寫操作之間，以及寫和寫操作之間是串行的！（當壹線程獲得對壹個表的寫鎖後，只有持有鎖的線程可以對表進行更新操作。其他線程的讀、寫操作都會等待，直到鎖被釋放為止。）

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，這個過程並不需要用戶幹預，因此用戶壹般不需要直接用LOCK TABLE命令給MyISAM表顯式加鎖。在本書的示例中，顯式加鎖基本上都是為了方便而已，並非必須如此。

給MyISAM表顯示加鎖，壹般是為了壹定程度模擬事務操作，實現對某壹時間點多個表的壹致性讀取。

要特別說明以下兩點內容。

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，允許其他用戶在表尾插入記錄

在用LOCKTABLES給表顯式加表鎖是時，必須同時取得所有涉及表的鎖，並且MySQL支持鎖升級。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，那麽只能執行查詢操作，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，MySQL問題壹次獲得SQL語句所需要的全部鎖。這也正是MyISAM表不會出現死鎖（Deadlock Free）的原因

壹個session使用LOCK TABLE 命令給表film_text加了讀鎖，這個session可以查詢鎖定表中的記錄，但更新或訪問其他表都會提示錯誤；同時，另外壹個session可以查詢表中的記錄，但更新就會出現鎖等待。

當使用LOCK TABLE時，不僅需要壹次鎖定用到的所有表，而且，同壹個表在SQL語句中出現多少次，就要通過與SQL語句中相同的別名鎖多少次，否則也會出錯！

並發鎖

在壹定條件下，MyISAM也支持查詢和操作的並發進行。

MyISAM存儲引擎有壹個系統變量concurrent_insert，專門用以控制其並發插入的行為，其值分別可以為0、1或2。

當concurrent_insert設置為0時，不允許並發插入。

當concurrent_insert設置為1時，如果MyISAM允許在壹個讀表的同時，另壹個進程從表尾插入記錄。這也是MySQL的默認設置。

當concurrent_insert設置為2時，無論MyISAM表中有沒有空洞，都允許在表尾插入記錄，都允許在表尾並發插入記錄。

可以利用MyISAM存儲引擎的並發插入特性，來解決應用中對同壹表查詢和插入鎖爭用。例如，將concurrent_insert系統變量為2，總是允許並發插入；同時，通過定期在系統空閑時段執行OPTIONMIZE TABLE語句來整理空間碎片，收到因刪除記錄而產生的中間空洞。

MyISAM的鎖調度

前面講過，MyISAM存儲引擎的讀和寫鎖是互斥，讀操作是串行的。那麽，壹個進程請求某個MyISAM表的讀鎖，同時另壹個進程也請求同壹表的寫鎖，MySQL如何處理呢？答案是寫進程先獲得鎖。不僅如此，即使讀進程先請求先到鎖等待隊列，寫請求後到，寫鎖也會插到讀請求之前！這是因為MySQL認為寫請求壹般比讀請求重要。這也正是MyISAM表不太適合於有大量更新操作和查詢操作應用的原因，因為，大量的更新操作會造成查詢操作很難獲得讀鎖，從而可能永遠阻塞。這種情況有時可能會變得非常糟糕！幸好我們可以通過壹些設置來調節MyISAM的調度行為。

通過指定啟動參數low-priority-updates，使MyISAM引擎默認給予讀請求以優先的權利。

通過執行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1，使該連接發出的更新請求優先級降低。

通過指定INSERT、UPDATE、DELETE語句的LOW_PRIORITY屬性，降低該語句的優先級。

雖然上面3種方法都是要麽更新優先，要麽查詢優先的方法，但還是可以用其來解決查詢相對重要的應用（如用戶登錄系統）中，讀鎖等待嚴重的問題。

另外，MySQL也提供了壹種折中的辦法來調節讀寫沖突，即給系統參數max_write_lock_count設置壹個合適的值，當壹個表的讀鎖達到這個值後，MySQL變暫時將寫請求的優先級降低，給讀進程壹定獲得鎖的機會。

上面已經討論了寫優先調度機制和解決辦法。這裏還要強調壹點：壹些需要長時間運行的查詢操作，也會使寫進程“餓死”！因此，應用中應盡量避免出現長時間運行的查詢操作，不要總想用壹條SELECT語句來解決問題。因為這種看似巧妙的SQL語句，往往比較復雜，執行時間較長，在可能的情況下可以通過使用中間表等措施對SQL語句做壹定的“分解”，使每壹步查詢都能在較短時間完成，從而減少鎖沖突。如果復雜查詢不可避免，應盡量安排在數據庫空閑時段執行，比如壹些定期統計可以安排在夜間執行。

InnoDB鎖問題

InnoDB與MyISAM的最大不同有兩點：壹是支持事務（TRANSACTION）；二是采用了行級鎖。

行級鎖和表級鎖本來就有許多不同之處，另外，事務的引入也帶來了壹些新問題。

1.事務（Transaction）及其ACID屬性

事務是由壹組SQL語句組成的邏輯處理單元，事務具有4屬性，通常稱為事務的ACID屬性。

原性性（Actomicity）：事務是壹個原子操作單元，其對數據的修改，要麽全都執行，要麽全都不執行。

壹致性（Consistent）：在事務開始和完成時，數據都必須保持壹致狀態。這意味著所有相關的數據規則都必須應用於事務的修改，以操持完整性；事務結束時，所有的內部數據結構（如B樹索引或雙向鏈表）也都必須是正確的。

隔離性（Isolation）：數據庫系統提供壹定的隔離機制，保證事務在不受外部並發操作影響的“獨立”環境執行。這意味著事務處理過程中的中間狀態對外部是不可見的，反之亦然。

持久性（Durable）：事務完成之後，它對於數據的修改是永久性的，即使出現系統故障也能夠保持。

2.並發事務帶來的問題

相對於串行處理來說，並發事務處理能大大增加數據庫資源的利用率，提高數據庫系統的事務吞吐量，從而可以支持可以支持更多的用戶。但並發事務處理也會帶來壹些問題，主要包括以下幾種情況。

更新丟失（Lost Update）：當兩個或多個事務選擇同壹行，然後基於最初選定的值更新該行時，由於每個事務都不知道其他事務的存在，就會發生丟失更新問題——最後的更新覆蓋了其他事務所做的更新。例如，兩個編輯人員制作了同壹文檔的電子副本。每個編輯人員獨立地更改其副本，然後保存更改後的副本，這樣就覆蓋了原始文檔。最後保存其更改保存其更改副本的編輯人員覆蓋另壹個編輯人員所做的修改。如果在壹個編輯人員完成並提交事務之前，另壹個編輯人員不能訪問同壹文件，則可避免此問題

臟讀（Dirty Reads）：壹個事務正在對壹條記錄做修改，在這個事務並提交前，這條記錄的數據就處於不壹致狀態；這時，另壹個事務也來讀取同壹條記錄，如果不加控制，第二個事務讀取了這些“臟”的數據，並據此做進壹步的處理，就會產生未提交的數據依賴關系。這種現象被形象地叫做“臟讀”。

不可重復讀（Non-Repeatable Reads）：壹個事務在讀取某些數據已經發生了改變、或某些記錄已經被刪除了！這種現象叫做“不可重復讀”。

幻讀（Phantom Reads）：壹個事務按相同的查詢條件重新讀取以前檢索過的數據，卻發現其他事務插入了滿足其查詢條件的新數據，這種現象就稱為“幻讀”。

3.事務隔離級別

在並發事務處理帶來的問題中，“更新丟失”通常應該是完全避免的。但防止更新丟失，並不能單靠數據庫事務控制器來解決，需要應用程序對要更新的數據加必要的鎖來解決，因此，防止更新丟失應該是應用的責任。

“臟讀”、“不可重復讀”和“幻讀”，其實都是數據庫讀壹致性問題，必須由數據庫提供壹定的事務隔離機制來解決。數據庫實現事務隔離的方式，基本可以分為以下兩種。

壹種是在讀取數據前，對其加鎖，阻止其他事務對數據進行修改。

另壹種是不用加任何鎖，通過壹定機制生成壹個數據請求時間點的壹致性數據快照（Snapshot），並用這個快照來提供壹定級別（語句級或事務級）的壹致性讀取。從用戶的角度，好像是數據庫可以提供同壹數據的多個版本，因此，這種技術叫做數據多版本並發控制（MultiVersion Concurrency Control，簡稱MVCC或MCC），也經常稱為多版本數據庫。

數據庫的事務隔離級別越嚴格，並發副作用越小，但付出的代價也就越大，因為事務隔離實質上就是使事務在壹定程度上“串行化”進行，這顯然與“並發”是矛盾的，同時，不同的應用對讀壹致性和事務隔離程度的要求也是不同的，比如許多應用對“不可重復讀”和“幻讀”並不敏感，可能更關心數據並發訪問的能力。

為了解決“隔離”與“並發”的矛盾，ISO/ANSI SQL92定義了4個事務隔離級別，每個級別的隔離程度不同，允許出現的副作用也不同，應用可以根據自己業務邏輯要求，通過選擇不同的隔離級別來平衡＂隔離＂與＂並發＂的矛盾

事務4種隔離級別比較

隔離級別/讀數據壹致性及允許的並發副作用讀數據壹致性臟讀不可重復讀幻讀

未提交讀（Read uncommitted）

最低級別，只能保證不讀取物理上損壞的數據是是是

已提交度（Read committed）語句級否是是

可重復讀（Repeatable read）事務級否否是

可序列化（Serializable）最高級別，事務級否否否

最後要說明的是：各具體數據庫並不壹定完全實現了上述4個隔離級別，例如，Oracle只提供Read committed和Serializable兩個標準級別，另外還自己定義的Read only隔離級別：SQL Server除支持上述ISO/ANSI SQL92定義的4個級別外，還支持壹個叫做＂快照＂的隔離級別，但嚴格來說它是壹個用MVCC實現的Serializable隔離級別。MySQL支持全部4個隔離級別，但在具體實現時，有壹些特點，比如在壹些隔離級下是采用MVCC壹致性讀，但某些情況又不是。

獲取InonoD行鎖爭用情況

可以通過檢查InnoDB_row_lock狀態變量來分析系統上的行鎖的爭奪情況：

如果發現爭用比較嚴重，如Innodb_row_lock_waits和Innodb_row_lock_time_avg的值比較高，還可以通過設置InnoDB Monitors來進壹步觀察發生鎖沖突的表、數據行等，並分析鎖爭用的原因。

InnoDB的行鎖模式及加鎖方法

InnoDB實現了以下兩種類型的行鎖。

***享鎖（s）：允許壹個事務去讀壹行，阻止其他事務獲得相同數據集的排他鎖。

排他鎖（X）：允許獲取排他鎖的事務更新數據，阻止其他事務取得相同的數據集***享讀鎖和排他寫鎖。

另外，為了允許行鎖和表鎖***存，實現多粒度鎖機制，InnoDB還有兩種內部使用的意向鎖（Intention Locks），這兩種意向鎖都是表鎖。

意向***享鎖（IS）：事務打算給數據行***享鎖，事務在給壹個數據行加***享鎖前必須先取得該表的IS鎖。

意向排他鎖（IX）：事務打算給數據行加排他鎖，事務在給壹個數據行加排他鎖前必須先取得該表的IX鎖。

InnoDB行鎖模式兼容性列表

如果壹個事務請求的鎖模式與當前的鎖兼容，InnoDB就請求的鎖授予該事務；反之，如果兩者兩者不兼容，該事務就要等待鎖釋放。

意向鎖是InnoDB自動加的，不需用戶幹預。對於UPDATE、DELETE和INSERT語句，InnoDB會自動給涉及及數據集加排他鎖（X）；對於普通SELECT語句，InnoDB會自動給涉及數據集加排他鎖（X）；對於普通SELECT語句，InnoDB不會任何鎖；事務可以通過以下語句顯示給記錄集加***享鎖或排鎖。

***享鎖（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE

排他鎖（X）：SELECT * FROM table_name WHERE ...?FOR UPDATE

用SELECT .. IN SHARE MODE獲得***享鎖，主要用在需要數據依存關系時確認某行記錄是否存在，並確保沒有人對這個記錄進行UPDATE或者DELETE操作。但是如果當前事務也需要對該記錄進行更新操作，則很有可能造成死鎖，對於鎖定行記錄後需要進行更新操作的應用，應該使用SELECT ... FOR UPDATE方式獲取排他鎖。

InnoDB行鎖實現方式

InnoDB行鎖是通過索引上的索引項來實現的，這壹點MySQL與Oracle不同，後者是通過在數據中對相應數據行加鎖來實現的。InnoDB這種行鎖實現特點意味者：只有通過索引條件檢索數據，InnoDB才會使用行級鎖，否則，InnoDB將使用表鎖！

在實際應用中，要特別註意InnoDB行鎖的這壹特性，不然的話，可能導致大量的鎖沖突，從而影響並發性能。

什麽時候使用表鎖

對於InnoDB表，在絕大部分情況下都應該使用行級鎖，因為事務和行鎖往往是我們之所以選擇InnoDB表的理由。但在個另特殊事務中，也可以考慮使用表級鎖。

第壹種情況是：事務需要更新大部分或全部數據，表又比較大，如果使用默認的行鎖，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沖突，這種情況下可以考慮使用表鎖來提高該事務的執行速度。

第二種情況是：事務涉及多個表，比較復雜，很可能引起死鎖，造成大量事務回滾。這種情況也可以考慮壹次性鎖定事務涉及的表，從而避免死鎖、減少數據庫因事務回滾帶來的開銷。

當然，應用中這兩種事務不能太多，否則，就應該考慮使用MyISAM表。

在InnoDB下，使用表鎖要註意以下兩點。

（1）使用LOCK TALBES雖然可以給InnoDB加表級鎖，但必須說明的是，表鎖不是由InnoDB存儲引擎層管理的，而是由其上壹層MySQL Server負責的，僅當autocommit=0、innodb_table_lock=1（默認設置）時，InnoDB層才能知道MySQL加的表鎖，MySQL Server才能感知InnoDB加的行鎖，這種情況下，InnoDB才能自動識別涉及表級鎖的死鎖；否則，InnoDB將無法自動檢測並處理這種死鎖。

（2）在用LOCAK TABLES對InnoDB鎖時要註意，要將AUTOCOMMIT設為0，否則MySQL不會給表加鎖；事務結束前，不要用UNLOCAK TABLES釋放表鎖，因為UNLOCK TABLES會隱含地提交事務；COMMIT或ROLLBACK產不能釋放用LOCAK TABLES加的表級鎖，必須用UNLOCK TABLES釋放表鎖，正確的方式見如下語句。

關於死鎖

MyISAM表鎖是deadlock free的，這是因為MyISAM總是壹次性獲得所需的全部鎖，要麽全部滿足，要麽等待，因此不會出現死鎖。但是在InnoDB中，除單個SQL組成的事務外，鎖是逐步獲得的，這就決定了InnoDB發生死鎖是可能的。

發生死鎖後，InnoDB壹般都能自動檢測到，並使壹個事務釋放鎖並退回，另壹個事務獲得鎖，繼續完成事務。但在涉及外部鎖，或涉及鎖的情況下，InnoDB並不能完全自動檢測到死鎖，這需要通過設置鎖等待超時參數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鎖問題，在並發訪問比較高的情況下，如果大量事務因無法立即獲取所需的鎖而掛起，會占用大量計算機資源，造成嚴重性能問題，甚至拖垮數據庫。我們通過設置合適的鎖等待超時閾值，可以避免這種情況發生。

通常來說，死鎖都是應用設計的問題，通過調整業務流程、數據庫對象設計、事務大小、以及訪問數據庫的SQL語句，絕大部分都可以避免。下面就通過實例來介紹幾種死鎖的常用方法。

（1）在應用中，如果不同的程序會並發存取多個表，應盡量約定以相同的順序為訪問表，這樣可以大大降低產生死鎖的機會。如果兩個session訪問兩個表的順序不同，發生死鎖的機會就非常高！但如果以相同的順序來訪問，死鎖就可能避免。

（2）在程序以批量方式處理數據的時候，如果事先對數據排序，保證每個線程按固定的順序來處理記錄，也可以大大降低死鎖的可能。

（3）在事務中，如果要更新記錄，應該直接申請足夠級別的鎖，即排他鎖，而不應該先申請***享鎖，更新時再申請排他鎖，甚至死鎖。

（4）在REPEATEABLE-READ隔離級別下，如果兩個線程同時對相同條件記錄用SELECT...ROR UPDATE加排他鎖，在沒有符合該記錄情況下，兩個線程都會加鎖成功。程序發現記錄尚不存在，就試圖插入壹條新記錄，如果兩個線程都這麽做，就會出現死鎖。這種情況下，將隔離級別改成READ COMMITTED，就可以避免問題。

（5）當隔離級別為READ COMMITED時，如果兩個線程都先執行SELECT...FOR UPDATE，判斷是否存在符合條件的記錄，如果沒有，就插入記錄。此時，只有壹個線程能插入成功，另壹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，卻會獲得壹個排他鎖！這時如果有第3個線程又來申請排他鎖，也會出現死鎖。對於這種情況，可以直接做插入操作，然後再捕獲主鍵重異常，或者在遇到主鍵重錯誤時，總是執行ROLLBACK釋放獲得的排他鎖。

盡管通過上面的設計和優化等措施，可以大減少死鎖，但死鎖很難完全避免。因此，在程序設計中總是捕獲並處理死鎖異常是壹個很好的編程習慣。

如果出現死鎖，可以用SHOW INNODB STATUS命令來確定最後壹個死鎖產生的原因和改進措施。

總結

對於MyISAM的表鎖，主要有以下幾點

（1）***享讀鎖（S）之間是兼容的，但***享讀鎖（S）和排他寫鎖（X）之間，以及排他寫鎖之間（X）是互斥的，也就是說讀和寫是串行的。

（2）在壹定條件下，MyISAM允許查詢和插入並發執行，我們可以利用這壹點來解決應用中對同壹表和插入的鎖爭用問題。

（3）MyISAM默認的鎖調度機制是寫優先，這並不壹定適合所有應用，用戶可以通過設置LOW_PRIPORITY_UPDATES參數，或在INSERT、UPDATE、DELETE語句中指定LOW_PRIORITY選項來調節讀寫鎖的爭用。

（4）由於表鎖的鎖定粒度大，讀寫之間又是串行的，因此，如果更新操作較多，MyISAM表可能會出現嚴重的鎖等待，可以考慮采用InnoDB表來減少鎖沖突。

對於InnoDB表，主要有以下幾點

（1）InnoDB的行銷是基於索引實現的，如果不通過索引訪問數據，InnoDB會使用表鎖。

（2）InnoDB間隙鎖機制，以及InnoDB使用間隙鎖的原因。

（3）在不同的隔離級別下，InnoDB的鎖機制和壹致性讀策略不同。