表锁还是行锁，排它锁还是共享锁，如何避免死锁？

古城微笑少年丶 2021-12-21 11:19 375阅读 0赞

由于Myisam不支持事务, 这里就不讨论这种数据库引擎了(我也没怎么用过).

# Innodb #

**共享锁S**:（读取）操作创建的锁。其他用户可以并发读取数据，但任何事物都不能获取数据上的排它锁，直到已释放所有共享锁。  
SQL语法: `SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE`

**排它锁X**：排它锁又称为写锁（(eXclusive lock,简记为X锁)），若事物T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其它任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁。它防止任何其它事务获取资源上的锁，直到在事务的末尾将资源上的原始锁释放为止。  
SQL语法:`SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE`

# SQL语法
    mysql> begin; (or start transaction;)
    affection row 0; (类似这样的回显)
    mysql> 加锁 select * from table where id=3 for update; (or select * from table where id=3 lock in SHARE MODE)
    mysql> commit or rollback; (事务完整退出， 释放锁)

#### 1.表级锁定（table-level） ####

表级别的锁定是MySQL各存储引擎中最大颗粒度的锁定机制。该锁定机制最大的特点是实现逻辑非常简单，带来的系统负面影响最小。所以获取锁和释放锁的速度很快。由于表级锁一次会将整个表锁定，所以可以很好的避免困扰我们的死锁问题。  
当然，锁定颗粒度大所带来最大的负面影响就是出现锁定资源争用的概率也会最高，致使并大度大打折扣。  
使用表级锁定的主要是MyISAM，MEMORY，CSV等一些非事务性存储引擎。

#### 2.行级锁定（row-level） ####

行级锁定最大的特点就是锁定对象的颗粒度很小，也是目前各大数据库管理软件所实现的锁定颗粒度最小的。由于锁定颗粒度很小，所以发生锁定资源争用的概率也最小，能够给予应用程序尽可能大的并发处理能力而提高一些需要高并发应用系统的整体性能。  
虽然能够在并发处理能力上面有较大的优势，但是行级锁定也因此带来了不少弊端。由于锁定资源的颗粒度很小，所以每次获取锁和释放锁需要做的事情也更多，带来的消耗自然也就更大了。此外，行级锁定也最容易发生死锁。  
使用行级锁定的主要是InnoDB存储引擎。

#### 3.页级锁定（page-level） ####

页级锁定是MySQL中比较独特的一种锁定级别，在其他数据库管理软件中也并不是太常见. 这里没用过就不讨论了.

**精辟总结**  
MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下：

*  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。

**适用**：从锁的角度来说，表级锁更适合于以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如Web应用；而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有并发查询的应用.

# 表级锁 #

表级锁定实现完全是由mysql提供的, 不依赖引擎(区别于innodb引擎自己实现了**行级锁**).

#### 1.MySQL表级锁的锁模式 ####

MySQL的表级锁有两种模式：表共享读锁（Table Read Lock）和表独占写锁（Table Write Lock）。  
**表共享读锁（Table Read Lock）**:

*  添加该锁以后, 不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；直至所有对该表的共享锁释放后才能对该表进行写请求.

**表独占写锁（Table Write Lock）**:

*  添加该锁以后, 则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；直至对表的该锁释放以后才能进行读或者写操作.

#### 2.如何加表锁 ####

MyISAM在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接用LOCK TABLE命令给表显式加锁。

#### 3. 表锁优化建议 ####

虽然使用表级锁定在锁定实现的过程中比实现行级锁定或者页级锁所带来的附加成本都要小，锁定本身所消耗的资源也是最少。但是由于锁定的颗粒度比较到，所以造成锁定资源的争用情况也会比其他的锁定级别都要多，从而在较大程度上会降低并发处理能力。所以，在优化MyISAM存储引擎锁定问题的时候，最关键的就是如何让其提高并发度。由于锁定级别是不可能改变的了，所以我们首先需要尽可能让锁定的时间变短，然后就是让可能并发进行的操作尽可能的并发。

###### 查询表级锁争用情况 ######

MySQL内部有两组专门的状态变量记录系统内部锁资源争用情况：

mysql> show status like 'table%';
    +----------------------------------+---------+
    | Variable_name                    | Value   |
    +----------------------------------+---------+
    | Table_locks_immediate            | 100     |
    | Table_locks_waited               | 11      |
    +----------------------------------+---------+

这里有两个状态变量记录MySQL内部表级锁定的情况，两个变量说明如下：  
Table\_locks\_immediate：产生表级锁定的次数；  
Table\_locks\_waited：出现表级锁定争用而发生等待的次数；

优化的手段有:

*  缩短锁定时间, 唯一的办法就是让我们的Query执行时间尽可能的短.
 *  分离能并行的操作(myisam可以使用存储引擎的并发插入特性，来解决应用中对同一表查询和插入的锁争用)
 *  合理利用读写优先级

# 行级锁 #

行级锁定不是MySQL自己实现的锁定方式，而是由其他存储引擎自己所实现的，如广为大家所知的InnoDB存储引擎, 且InnoDB是目前**事务型存储引擎**中使用最为广泛的存储引擎!

#### 1.InnoDB锁定模式及实现机制 ####

InnoDB的行级锁定同样分为两种类型，**共享锁**和**排他锁**，而在锁定机制的实现过程中为了让行级锁定和表级锁定共存，InnoDB也同样使用了意向锁（表级锁定）的概念，也就有了**表共享读锁(IS)** 和 **表独占写锁(IX)** 这两种。  
`(delete update insert)其实也会请求写锁, 会受到表写锁, 行写锁的限制`  
**共享锁(S锁)**:

*  当一个事务需要给自己需要的某个资源加锁的时候，如果遇到一个共享锁正锁定着自己需要的资源的时候，自己可以再加一个共享锁，不过不能加排他锁.
 *  锁定过程中是可读的, 直到所有的共享锁释放完之前都是不可写的(`除非自己该行数据只有该线程持有共享锁, 其他显示没有对其进行加锁, 则可写入`), 直到所有的共享锁解放后才可写.

**排它锁(X锁)**:

*  如果遇到自己需要锁定的资源已经被一个排他锁占有之后，则只能等待该锁定释放资源之后自己才能获取锁定资源并添加自己的锁定。
 *  锁定过程中是可读的, X锁持有者可写, 未持有锁不可写, 也不可加其他锁, 需等待X锁持有者释放锁以后才可以加其他锁, 或者说进行除读以外的所有操作.

#### 2.InnoDB行锁实现方式 ####

InnoDB行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的，只有通过索引条件检索数据，InnoDB才使用行级锁，否则，InnoDB将使用表锁, 在实际应用中，要特别注意InnoDB行锁的这一特性，不然的话，可能导致大量的锁冲突，从而影响并发性能!

#### 3.间隙锁（Record, Gap, Next-Key锁） ####

当我们用范围条件而不是相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引项加锁；  
对于键值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间隙锁（Next-Key锁）。

例：假如emp表中只有101条记录，其empid的值分别是 1,2,...,100,101，下面的SQL：
    
    mysql> select * from emp where empid > 100 for update;

是一个范围条件的检索，InnoDB不仅会对符合条件的empid值为101的记录加锁，也会对empid大于101（这些记录并不存在）的“间隙”加锁。

###### InnoDB使用间隙锁的目的： ######

*  防止幻读，以满足相关隔离级别的要求。对于上面的例子，要是不使用间隙锁，如果其他事务插入了empid大于100的任何记录，那么本事务如果再次执行上述语句，就会发生幻读；
 *  为了满足其恢复和复制的需要。
 *  很显然，在使用范围条件检索并锁定记录时，即使某些不存在的键值也会被无辜的锁定，而造成在锁定的时候无法插入锁定键值范围内的任何数据。在某些场景下这可能会对性能造成很大的危害。

###### 除了间隙锁给InnoDB带来性能的负面影响之外，通过索引实现锁定的方式还存在其他几个较大的性能隐患： ######

*  当Query无法利用索引的时候，InnoDB会放弃使用行级别锁定而改用表级别的锁定，造成并发性能的降低；
 *  当Query使用的索引并不包含所有过滤条件的时候，数据检索使用到的索引键所只想的数据可能有部分并不属于该Query的结果集的行列，但是也会被锁定，因为间隙锁锁定的是一个范围，而不是具体的索引键；
 *  当Query在使用索引定位数据的时候，如果使用的索引键一样但访问的数据行不同的时候（索引只是过滤条件的一部分），一样会被锁定。

因此，在实际应用开发中，尤其是并发插入比较多的应用，我们要尽量优化业务逻辑，尽量使用相等条件来访问更新数据，避免使用范围条件。  
还要特别说明的是，InnoDB除了通过范围条件加锁时使用间隙锁外，如果使用相等条件请求给一个不存在的记录加锁，InnoDB也会使用间隙锁。

#### 4.死锁 ####

上文讲过，MyISAM表锁是deadlock free的，这是因为MyISAM总是一次获得所需的全部锁，要么全部满足，要么等待，因此不会出现死锁。但在InnoDB中，除单个SQL组成的事务外，锁是逐步获得的，当两个事务都需要获得对方持有的排他锁才能继续完成事务，这种循环锁等待就是典型的死锁。  
在InnoDB的事务管理和锁定机制中，有专门检测死锁的机制，会在系统中产生死锁之后的很短时间内就检测到该死锁的存在。当InnoDB检测到系统中产生了死锁之后，InnoDB会通过相应的判断来选这产生死锁的两个事务中较小的事务来回滚，而让另外一个较大的事务成功完成。  
那InnoDB是以什么来为标准判定事务的大小的呢？MySQL官方手册中也提到了这个问题，实际上在InnoDB发现死锁之后，会计算出两个事务各自插入、更新或者删除的数据量来判定两个事务的大小。也就是说哪个事务所改变的记录条数越多，在死锁中就越不会被回滚掉。  
但是有一点需要注意的就是，当产生死锁的场景中涉及到不止InnoDB存储引擎的时候，InnoDB是没办法检测到该死锁的，这时候就只能通过锁定超时限制参数InnoDB\_lock\_wait\_timeout来解决。  
需要说明的是，这个参数并不是只用来解决死锁问题，在并发访问比较高的情况下，如果大量事务因无法立即获得所需的锁而挂起，会占用大量计算机资源，造成严重性能问题，甚至拖跨数据库。我们通过设置合适的锁等待超时阈值，可以避免这种情况发生。