mysql锁机制与事务

概念

事务是一系列操作所构成的执行单元，具有原子性，隔离性等的特点。
锁是为了防止多线程读写操作的并发问题而引入的解决方案。

1. 锁

• 锁主要分为乐观锁和悲观锁，乐观锁认为不需要加锁，当多线程共同写操作时，引入version版本号机制。当读取的版本号与写入时的版本号不一致，则认为该数据已经被修改，写操作失败。悲观锁认为任何时候都需要加锁，所以多线程操作时，只有一个线程释放锁后，其他线程才能执行获取锁或者访问（需要区别读锁和写锁）。数据库的锁基本都是悲观锁。当然我们也可以使用乐观锁解决并发问题https://www.cnblogs.com/laoyeye/p/8097684.html

2. 锁的分类

• 读锁和写锁
  • 读锁也叫共享锁（s锁），当一个事务（或者线程）对某一个对象加读锁时，其他事务可以再加读锁，但是不能加写锁
    select ... lock in share mode;
  • 写锁也叫排他锁（x锁），当一个事务（或者线程）对某一个对象加写锁时，其他事务不能再加读锁或者写锁。
    select ... for update 或者update，delete等
    note:select不加任何锁，所以select查询任何时候都不会被阻塞。
• 按照加锁的范围分为行锁和表锁
  行锁和表锁是指加锁的范围，读写锁是指加锁后其他事务能够加锁或者访问。
  • 表锁：锁住整张表，两个事务不能同时对一张表做更新操作，这样会降低并发性，但是不会出现死锁，也是大多数数据库引擎支持的类型。
  • 行锁是表中的一行或者多行加锁，这是Innodb的一个特征，行锁是根据索引加锁，所以如果查询没有使用索引，则会退化为表锁。

• 如果使用了相同的索引值，即使是不同行也会冲突，造成不能加锁或访问。
• 事务使用表中不同的索引时不会发生冲突。

• 行锁的分类（记录锁，间隙锁，临间锁（记录锁+间隙锁））
  • 记录锁：锁住某几行记录
  • 间隙锁：为了解决可重复读中的幻读问题，所以只有可重复读和串行化中存在间隙锁。

3. 事务

• 事务的种类：读未提交，读已提交，可重复读，串行化
• 读未提交，一个事务读取了另一个事务未提交的更新，会导致出现脏读。事务a进行更新时，事务b使用select（任何时候都可以读）查询到了修改的记录，但事务a并未提交，导致事务b读取到了脏数据。
• 读已提交：读取一个事务已提交的更新，可以解决脏读。使用mvcc机制实现：

mvcc（多版本并发控制）：数据库会生成ReadView（当前活跃的事务id）和版本链（版本链中的每个记录都会有一个事务id(trx_id)和指向上一次修改的指针roll_pointer），事务读取记录时，如果发现事务a的id小于要查询记录的版本链中中的事务id，说明这个版本记录中的事务已经提交了，可以使用；如果发现查询记录中版本链中的事务id在ReadView中，则说明该事务还未提交，则不能使用，然后查找roll_pointer指向的下一条记录，然后比较事务id是否在ReadView中。
note：读已提交和可重复读都使用了mvcc但是使用读已提交时，每次select都会生成新的ReadView，所以第二次select可以查到与第一次不同的数据。但是可重复读为了不解决一个食物中不可重复读的问题，不生成新的ReadView，这样一个事务中两次select的是同样的数据。

mvcc中记录的版本链示意图

• 可重复读（innodb的默认隔离级别）:可重复读解决了在同一个事务中多次读取数据不一致的情况。实现方式分为select实现和非select实现。
  • select实现（快照读）：select不加锁，为了让select实现可重复读，RR将RC（读已提交的）的mvcc拿过来，但是同一事务中每次select都使用同一个ReadView所以，读取的是历史数据，所以此时select也被叫做快照读。
  • 非select实现（当前读）：RR中除了select之外的都会更新ReadView，所以也叫当前读。但是会出现不可重复读和幻读的问题（详见下），所以非select方式（当前读）使用临间锁（记录锁+间隙锁）（详见下）实现。即通过锁不让其他事务在指定范围内更新数据。既保证了数据新鲜又能可重复读。
  • 不可重复读：在当前读时如果只使用记录锁，则再次查询时会出现新插入的记录。例如：数据表中有三条记录（id=1，2，3），事务a查询id小于10的记录，总共三条，但是锁住的只是id为123的记录，事务b插入新的记录不阻塞，则事务a再次查询时会出现四条记录。
  • 幻读：数据表中没有id为2的记录，事务a查询后insert一条id为2的记录，但是事务b也insert一条id为2的记录，这时由于查询时没有锁住id为2的行，所以事务a会插入失败，提示id冲突，即见鬼了。
  • 间隙锁：对索引之间的范围加锁，使得其他事务不能在该范围内更新

• 当索引是主键索引和唯一索引时精确匹配时，只锁住该行（=或者in）,当查询值不存在时会退化为间隙锁
• 当索引是普通索引时，通过精确匹配会锁住满足检索条件的范围（=后者in）例如，索引是2，5，11，23，45，78，当查询in（5， 45）时会锁住[2, 5)和[5, 11)，[23， 45)和[45， 78)当插入[11, 23)时不会阻塞。如果查询值为10，则锁住[5, 11)
• 范围查找时会锁住指定范围，例如id>10 and id<30将锁住，如果10，30不是索引，索引值为4， 15， 17， 27， 35， 56将锁住[4, 35)

• 串行化：会将所有的select语句加上共享锁lock in share mode，这将导致读写不能并发，效率低。

参照：MySQL的锁机制和加锁原理
mvcc机制
Innodb锁机制：Next-Key Lock 浅谈
面试中的老大难-mysql事务和锁，一次性讲清楚！ - 掘金 (juejin.cn)