Next-Key Lock 详解

Next-Key Lock 详解
Next-Key Lock 是 InnoDB 存储引擎在可重复读（RR）隔离级别下实现的一种锁机制，结合了 记录锁（Record Lock） 和 间隙锁（Gap Lock），用于解决幻读问题。以下是其核心机制与作用的详细分析：

1. Next-Key Lock 的定义与组成
   Next-Key Lock = 记录锁（锁定单个行） + 间隙锁（锁定范围），形成一个 左开右闭的区间（例如 (5,8]）。
   记录锁（Record Lock）：锁定索引记录本身（若存在）。
   间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录之间的间隙（不包含记录本身），阻止其他事务在范围内插入新数据。
   锁定范围：例如索引值 1,3,5,8,11，其 Next-Key Lock 区间为 (5,8]，并可能扩展到相邻间隙（如 (8,11]）。

2. 加锁规则与优化策略
   InnoDB 对 Next-Key Lock 的加锁遵循以下规则：
   基本单位：默认加锁单位是 Next-Key Lock（左开右闭区间）。
   访问对象加锁：仅对查询过程中实际访问的索引记录加锁。
   优化 1（唯一索引等值查询）：若命中唯一索引的等值查询，Next-Key Lock 退化为 行锁（仅锁定单行）。
   示例：SELECT * FROM user WHERE id=5 FOR UPDATE，若 id 是唯一索引，则仅锁 id=5。
   优化 2（非等值查询）：若索引等值查询的最后一个值不满足条件，Next-Key Lock 退化为 间隙锁（仅锁定范围）。
   示例：查询 WHERE a=10，但索引中最大值为 8，则锁定 (8, +∞) 的间隙。

3. 解决幻读的机制
   幻读指同一事务中多次查询同一范围时，出现新插入的行。Next-Key Lock 通过以下方式避免幻读：
   锁定范围与记录：对查询涉及的索引记录及其间隙加锁，阻止其他事务插入或修改该范围内的数据。
   示例场景：
   事务 A 执行 SELECT * FROM t WHERE a=8 FOR UPDATE，锁定 (5,8] 和 (8,11]。
   事务 B 尝试插入 a=6 或 a=9 时会被阻塞，直到事务 A 提交。

4. 实际应用与锁冲突分析
   案例 1：范围查询的锁范围
   表数据：a=1,3,5,8,11。
   事务 A 执行 SELECT * FROM t WHERE a=8 FOR UPDATE：
   锁定区间 (5,8]（Next-Key Lock）和 (8,11]（辅助索引的下一个间隙锁）。
   阻塞操作：插入 a=6,7,9,10 均被阻塞；插入 a=12 不受影响。
   案例 2：唯一索引的退化解锁
   表结构：主键 name，辅助索引 id。
   事务 A 执行 SELECT * FROM t WHERE id=5 FOR UPDATE：
   若 id 是唯一索引，退化为行锁，仅锁定 id=5，不影响其他范围插入。

5. 与事务隔离级别的关系
   可重复读（RR）：默认使用 Next-Key Lock，防止幻读。
   读已提交（RC）：不使用 Next-Key Lock，可能允许幻读。
   可串行化（Serializable）：通过表级锁实现严格隔离，但牺牲并发性

Next-Key Lock 范围确定机制详解

1. 锁定区间逻辑分析
   在示例中，表 t 的辅助索引列 a 的值为 1,3,5,8,11，事务 A 执行 SELECT * FROM t WHERE a=8 FOR UPDATE，触发了 Next-Key Lock 和辅助索引的间隙锁。具体锁定范围如下：
   (1) Next-Key Lock 的基本规则
   Next-Key Lock 的默认锁定范围是 左开右闭区间（例如 (5,8]），包含当前查询值和其左侧的间隙。
   辅助索引的特殊性：InnoDB 不仅会锁定查询值所在的区间，还会对 下一个键值的间隙加锁（如 (8,11]）以防止幻读
   (2) 具体锁定范围推导
   主区间锁定：
   查询 a=8，其相邻的索引值为 5 和 11。
   Next-Key Lock 锁定 (5,8]（包含 a=8 的当前值和左侧间隙 5 < a ≤ 8） 1 3。
   辅助索引的下一个间隙锁定：
   为防止在 a=8 和 a=11 之间插入新数据，InnoDB 额外锁定 (8,11]（左开右闭区间）
2. 阻塞操作的验证
   (1) 被阻塞的插入操作
   插入 a=6,7：属于 (5,8] 区间，被 Next-Key Lock 阻塞。
   插入 a=9,10：属于 (8,11] 区间，被辅助索引的间隙锁阻塞。
   (2) 未被阻塞的插入操作
   插入 a=12：属于 (11, +∞) 区间，不在锁定范围内，因此允许插入。
3. 锁范围的示意图

索引值分布：1, 3, 5, 8, 11  
锁定区间：
          (5,8] ← Next-Key Lock（主区间）  
          (8,11] ← 辅助索引的下一个间隙锁  
阻塞插入范围：5 < a ≤ 11  
允许插入范围：a ≤5 或 a >11

4. 锁机制的核心目的
   解决幻读：通过锁定当前值和相邻间隙，阻止其他事务在查询范围内插入新数据 2 3。
   辅助索引的特殊处理：由于辅助索引可能存在重复值，需额外锁定下一个间隙以确保数据一致性