1 锁的分类

1.1 操作类型

  • 读锁(共享锁):针对同一份数据,多个操作可以同时进行而不会互相影响
  • 写锁(排它锁):当写操作没有完成前,它会阻塞其他读锁或者写锁

1.2 操作粒度

  • 表锁:锁住整张表
  • 行锁:锁住某行表记录
  • 间隙锁:锁住某个区间行记录

2 表锁(偏读锁)

偏向MyISAM引擎,开销小,加锁快;无死锁;锁粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低

2.1 创建新表

CREATE TABLE csde_myisam (
`id` VARCHAR(64),
`user_name` VARCHAR(512) not null,
`password` VARCHAR(256),
`display_name` VARCHAR(128),
primary key (`id`))ENGINE myisam;

2.2 插入数据插入数据

INSERT INTO csde_myisam
(id, user_name, password, display_name) 
VALUES
('1', 'kai', '123', 'wukai'), 
('2', 'jay', '123', 'jayy'), 
('3', 'beasyer', '123', 'beasyer liu');

2.3 查看表锁情况

SHOW OPEN TABLES;

In_use

  • 0:没有加表锁
  • 1:加了表锁
mysql> SHOW OPEN TABLES;
+--------------------+---------------------------+--------+-------------+
| Database           | Table                     | In_use | Name_locked |
+--------------------+---------------------------+--------+-------------+
| mysql              | index_stats               |      0 |           0 |
....
| mysql              | gtid_executed             |      0 |           0 |
| information_schema | SHOW_STATISTICS           |      0 |           0 |
| mysql              | component                 |      0 |           0 |
| mysql              | columns                   |      0 |           0 |
| kaiwu3             | csde_myisam               |      1 |           0 |
| mysql              | func                      |      0 |           0 |
| information_schema | COLUMNS                   |      0 |           0 |
| mysql              | events                    |      0 |           0 |
| mysql              | catalogs                  |      0 |           0 |
| kaiwu3             | csde                      |      0 |           0 |
| mysql              | collations                |      0 |           0 |
| mysql              | table_partitions          |      0 |           0 |
| information_schema | TABLES                    |      0 |           0 |
| mysql              | time_zone_transition_type |      0 |           0 |
| mysql              | tablespaces               |      0 |           0 |
+--------------------+---------------------------+--------+-------------+
54 rows in set (0.00 sec)

2.4 手动增加表锁

LOCK TABLE table_name READ/WRITE, table_name2 READ/WRITE;

2.5 释放表锁

UNLOCK TABLES;

2.6 案例分析

# 给csde_myisam这张表加读锁==>myisam只支持表锁,不支持行锁
LOCK TABLE csde_myisam READ, csde WRITE;

2.6.1 表读锁案例分析

Session-1 Session-2
mysql> lock table csde_myisam read;
mysql> select * from csde_myisam;
+----+-------------+------------+-----------------+
| id   | user_name | password  | display_name  |
+----+-------------+------------+-----------------+
| 1    | kai             | 123          | wukai             |
| 2    | jay             | 123          | jayy               |
| 3    | beasyer      | 123          | beasyer liu      |
+----+-------------+------------+-----------------+
 mysql> select * from csde;
ERROR 1100 (HY000): Table 'csde' was not locked with LOCK TABLES
当前csde_myisam表被锁,释放后当前session才可以操作其他表
 
 
 
 
mysql> update csde_myisam set password='111' where id='1';
ERROR 1099 (HY000): Table 'csde_myisam' was locked with a READ lock and can't be updated
 
mysql> unlock tables;
 
当前session对锁定表可读,不可写,不可读其他表

mysql> select * from csde_myisam;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai             | 123         | wukai            |
| 2    | jay             | 123         | jayy              |
| 3    | beasyer      | 123         | beasyer liu    |
+----+-------------+-----------+----------------+
mysql> select * from csde;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai             | 123        | wuka              |
| 2    | jay             | 123        | jayy               |
| 3    | beasyer      | 123        | beasyer liu      |
+----+-------------+-----------+----------------+
 
mysql> update csde_myisam set password='111' where id='1';
blocking....
 
Query OK, 1 row affected (1 min 55.56 sec)==>update success.
当前session对锁定表可读,写阻塞,可读其他表

分析:写操作(update, insert, delete)都会自动添加写锁(排它锁)。

2.6.2 表写锁案例分析

Session-1 Session-2
mysql> lock table csde_myisam write;
mysql> select * from csde_myisam;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai            | 123         | wukai             |
| 2    | jay            | 123         | jayy               |
| 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     |
+----+-------------+-----------+----------------+
mysql> select * from csde;
ERROR 1100 (HY000): Table 'csde' was not locked with LOCK TABLES
当前csde_myisam表被锁,释放后当前session才可以操作其他表
 
mysql> update csde_myisam set password='111' where id='1';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)==>update success
 
mysql> unlock tables;
 
当前session对锁定表可读,可写,不可读其他表

mysql> select * from csde_myisam;
blocking...
==>取消
mysql> select * from csde;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai             | 123         | wukai            |
| 2    | jay             | 123         | jayy              |
| 3    | beasyer      | 123         | beasyer liu    |
+----+-------------+-----------+----------------+
 
 
mysql> update csde_myisam set password='111' where id='1';
blocking....
 
Query OK, 1 row affected (1 min 55.56 sec)==>update success.
当前session对锁定表不可读,不可写,对其他表可读写

2.7 总结

MyISAM在执行select语句前,会自动给涉及的表加读锁,执行写操作之前,会自动给涉及的表加写锁。

  • 对MyISAM的读操作(加读锁):不会阻塞其他session对同一表的读操作,但是会阻塞其他session的写操作,直到读锁释放。
  • 对MyISAM的写操作(加写锁):会阻塞其他session对同一表的读写操作,直到写锁释放。

3 行锁

  • 偏向InnodB引擎,开销大,加锁慢;会出现死锁;锁粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。
  • InnoDB与MyISAM的最大不同有两点:InnoDB支持事务,行锁MyISAM不支持事务,只支持表锁
  • InnodDB引擎,添加行锁需要针对索引字段过滤,对非索引字段进行过滤,行锁会失效升级为表锁。注意:针对索引字段进行过滤时,如果索引失效,同样会将行锁升级为表锁(开发巨坑,勿踩)。

3.1 创建新表

CREATE TABLE csde_innodb (
`id` VARCHAR(64),
`user_name` VARCHAR(512) NOT NULL,
`password` VARCHAR(256),
`display_name` VARCHAR(128),
primary key (`id`))ENGINE INNODB;

3.2 插入数据

INSERT INTO csde_innodb
(id, user_name, password, display_name) 
VALUES
('1', 'kai', '123', 'wukai'), 
('2', 'jay', '123', 'jayy'), 
('3', 'beasyer', '123', 'beasyer liu');

3.3 创建索引

  • 行级锁需要加在索引字段上,否则会升级为表锁
ALTER TABLE csde_innodb ADD INDEX idx_user_name(user_name);

3.4 关闭自动提交

  • 正常情况下,输入";"会自动提交,关闭自动提交后,必须手动输入“commit;”才会真正提交
  • Innodb引擎下,写操作(update, insert, delete)的过滤条件为索引字段时针对该索引字段添加行锁。这里关闭自动提交,主要用于方便debug
SET autocommit=0; # 每个session需单独设置

3.5 添加行锁的方法

  • 对数据进行写操作时,数据库会自动为该行记录添加行锁(过滤条件为索引字段)
  • 主动针对某一行添加行锁(过滤条件为索引字段)
SELECT * FROM csde_innodb WHERE id=4 FOR UPDATE;

3.6 使用默认隔离级别--可重复读

MySQL事务的隔离级别分别为:

  • 读未提交(Read Uncommitted)
  • 读已提交(Read Committed)
  • 可重复读(Repeatable Read)
  • 串行化(Serializable)

关于事务隔离,后续会单独再写一篇博客,这里就不详细介绍了。

mysql> SELECT @@global.transaction_isolation;
+--------------------------------+
| @@global.transaction_isolation |
+--------------------------------+
| REPEATABLE-READ                |
+--------------------------------+

mysql> SELECT @@session.transaction_isolation;
+---------------------------------+
| @@session.transaction_isolation |
+---------------------------------+
| REPEATABLE-READ                 |
+---------------------------------+

3.7 行锁案例分析

Session-1 Session-2
select * from csde_inndob;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai            | 123         | kai                 |
| 2    | jay            | 123         | jayy               |
| 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     |
+----+-------------+-----------+----------------+
 
update csde_innodb set display_name='wukai' where id='1';
select * from csde_innodb;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai            | 123         | wukai             |
| 2    | jay            | 123         | jayy               |
| 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     |
+----+-------------+-----------+----------------+
 
 
commit;
 
 
 
 
 
 
 
 
 update csde_innodb set display_name='wukai' where id='1'; (添加行锁)
 
commit;
select * from csde_innodb;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai            | 123         | wukai             |
| 2    | jay            | 123         | jayy               |
| 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     |
+----+-------------+-----------+----------------+
commit;
select * from csde_innodb;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai            | 124         | wukai             |
| 2    | jay            | 123         | jayy               |
| 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     |
+----+-------------+-----------+----------------+
select * from innodb
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai            | 123         | kai                 |
| 2    | jay            | 123         | jayy               |
| 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     |
+----+-------------+-----------+----------------+
 
 
 select * from csde_innodb;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai            | 123         | kai                 |
| 2    | jay            | 123         | jayy               |
| 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     |
+----+-------------+-----------+----------------+
*没有提交,还在上个事务中,可重复读
 
commit;
select * from csde_innodb;
+----+-------------+-----------+----------------+
| id   | user_name | password | display_name |
+----+-------------+-----------+----------------+
| 1    | kai            | 123         | wukai             |
| 2    | jay            | 123         | jayy               |
| 3    | beasyer     | 123         | beasyer liu     |
+----+-------------+-----------+----------------+
 
update csde_innodb set password='124' where id='1';
blacking...
 
Query OK...
 
 
 
commit;

3.8 行锁失效--升级表锁

前面我们说过,要想行锁生效,过滤条件(where)一定要加在索引字段上,否则将升级为表锁。但是,在实际开发过程中,由于虽然过滤条件为索引字段,但真正的查询不一定是走索引的--索引失效,此时行锁同样会升级为表锁。

查询csde_innodb这张表,存在两个单键索引(Primary(id), idx_user_name(user_name)

mysql> show index from csde_innodb;
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| Table       | Non_unique | Key_name      | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment | Visible | Expression |
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| csde_innodb |          0 | PRIMARY       |            1 | id          | A         |           3 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| csde_innodb |          1 | idx_user_name |            1 | user_name   | A         |           3 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+

3.8.1 非索引字段

Session-1 Session-2
update csde_innodb set password='125' where password='124';
Query OK..(过滤条件为password,非索引字段)
行锁转换为表锁...
 
commit;(表锁移除)

update csde_innodb set display_name='jay yu' where user_name='jay';
Blocking...
虽然这里user_name为索引字段,且修改的和session-1不是同一行记录,但是此时表被锁。
 
Query OK...(此时user_name='jay‘这行数据被加行锁)
commit;(行锁移除)

3.8.2 索引失效

老开发应该都非常熟悉,并非针对索引行过滤就一定会生效,某些场景下,即使针对索引过滤,依旧会存在索引不生效的案例。这里简单介绍几种索引失效场景:

  • 字段类型转换
  • 前导模糊查询
  • 数据库执行计算
  • 不遵循最左前缀匹配规则

关于索引失效或者优化问题,后续会单独再出一篇文章,这里就不详细展开介绍了。

Session-1 Session-2
update csde_innodb set password='321' where id=1;
Query OK..(过滤条件为id,索引字段,但类型由varchar转换为int,索引失效)
行锁升级为表锁...
 
commit;(表锁移除)

UPDATE csde_innodb SET display_name='jay yu' WHERE user_name='jay';
Blocking...
虽然这里user_name为索引字段,且修改的和session-1非同一行记录,但是此时表被锁。
 
Query OK...(此时user_name='jay‘这行数据被加行锁)
commit;(行锁移除)

3.9 查看行锁信息

mysql> SHOW STATUS LIKE 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+--------+
| Variable_name                 | Value  |
+-------------------------------+--------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 1      |
| Innodb_row_lock_time          | 482516 |
| Innodb_row_lock_time_avg      | 10489  |
| Innodb_row_lock_time_max      | 51036  |
| Innodb_row_lock_waits         | 46     |
+-------------------------------+--------+
  • Innodb_row_lock_current_waits: 当前正在锁定等待的数量
  • Innodb_row_lock_time: 从系统启动到现在锁定的总时间
  • Innodb_row_lock_time_avg:每次等待花费的平均时间
  • Innodb_row_lock_time_max: 锁定等待花费的最长时间
  • Innodb_row_lock_waits:从系统启动到现在锁定等待的总次数

当数据库的总等待时间比较长,平均等待时间比较高,等待锁定的总次数比较时,应该排查系统,进行相应的优化。

4 间隙锁

间隙锁(Next-Key): 针对某个索引字段,锁定一定范围的行记录。

  • 过滤索引字段为范围时,Mysql自动给该范围的行记录添加间隙锁;
  • 可重复读(Mysql默认)隔离级别下,普通索引字段添加行锁时自动升级为间隙锁,间隙为上下两条表记录(左闭右开区间),主键索引添加行锁时则为普通行锁

4.1 修改表结构

mysql> ALTER TABLE csde_innodb CHANGE COLUMN id id INTEGER(74) NOT NULL;
mysql> ALTER TABLE csde_innodb CHANGE COLUMN password password INTEGER(64);
mysql> ALTER TABLE csde_innodb ADD COLUMN number INTEGER(64);

4.2 查看表结构

mysql> DESC csde_innodb;
+--------------+--------------+------+-----+---------+-------+
| Field        | Type         | Null | Key | Default | Extra |
+--------------+--------------+------+-----+---------+-------+
| id           | int          | NO   | PRI | NULL    |       |
| user_name    | varchar(256) | NO   | MUL | NULL    |       |
| password     | int          | YES  |     | NULL    |       |
| display_name | varchar(128) | YES  |     | NULL    |       |
| number       | int          | YES  | MUL | NULL    |       |
+--------------+--------------+------+-----+---------+-------+

4.3 添加索引

mysql> ALTER TABLE csde_innodb ADD INDEX idx_numer(number);

4.4 查看索引

mysql> SHOW INDEX FROM csde_innodb;
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| Table       | Non_unique | Key_name      | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment | Visible | Expression |
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+
| csde_innodb |          0 | PRIMARY       |            1 | id          | A         |           3 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| csde_innodb |          1 | idx_user_name |            1 | user_name   | A         |           3 |     NULL |   NULL |      | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
| csde_innodb |          1 | idx_numer     |            1 | number      | A         |           1 |     NULL |   NULL | YES  | BTREE      |         |               | YES     | NULL       |
+-------------+------------+---------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+---------+------------+

4.5 案例分析

4.5.1 普通索引

默认隔离级别,根据普通索引字段过滤,针对某一行记录进行写操作或者主动添加行锁,将自动升级为间隙锁,间隙为排序后上下表记录左闭右开区间

Session-1 Session-2
mysql> select * from csde_innodb;
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
 | id  | user_name | password | display_name | number |
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
 | 1   | kai            | 666         | wukai3           | 3           |
 | 2   | jay            | 666         | jay yu            | 7           |
 | 3   | beasyer     | 666         | beasyer liu     | 9           |
 | 4   | neal          | 123         | neal chen       | 4           |
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
mysql> update csde_innodb set password=125 where number=4;
自动添加间隙锁[3,7)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
commit;(间隙锁锁移除)
mysql> select * from csde_innodb;
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
 | id  | user_name | password | display_name | number |
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
 | 1   | kai            | 666         | wukai3           | 3           |
 | 2   | jay            | 666         | jay yu            | 7           |
 | 3   | beasyer     | 666         | beasyer liu     | 9           |
 | 4   | neal          | 123         | neal chen       | 4           |
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
 
 
mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(5, 'bevis', 100, 'bevis duan', 3);
Blocking... 
mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(5, 'bevis', 100, 'bevis duan', 6);
Blocking...
mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(5, 'bevis', 100, 'bevis duan', 7);
Query OK...
mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(6, 'bevis', 100, 'bevis duan', 2);
Query OK...

4.5.2 主键索引

默认隔离级别下,根据主键索引字段过滤,对某一行记录进行写操作或者主动添加行锁,仅添加普通的行锁

Session-1 Session-2
mysql> select * from csde_innodb;
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
| id   | user_name | password | display_name | number |
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
| 1    | kai            | 666         | wukai3           | 3           |
| 2    | jay            | 666         | jay yu            | 7           |
| 3    | beasyer     | 666         | beasyer liu      | 9          |
| 4    | neal          | 123         | neal chen        | 4          |
| 7    | bevis         | 100         | bevis duan      | 3          |
+----+-------------+-----------+-----------------+---------+
mysql> update csde_innodb set password=123 where id=4;
自动添加行锁
 
 
 
 commit;(行锁移除)
 
mysql> select * from csde_innodb;
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
| id   | user_name | password | display_name | number |
+----+-------------+-----------+----------------+----------+
| 1    | kai            | 666         | wukai3           | 3           |
| 2    | jay            | 666         | jay yu            | 7           |
| 3    | beasyer     | 666         | beasyer liu      | 9          |
| 4    | neal          | 123         | neal chen        | 4          |
| 7    | bevis         | 100         | bevis duan      | 3          |
+----+-------------+-----------+-----------------+---------+
 
mysql> insert into csde_innodb(id, user_name, password,display_name, number) values(5, 'bevis', 100, 'bevis duan', 3);
Query OK...(不存在间隙锁)
mysql> update csde_innodb set number=6 where id=4;
Blocking...(存在行锁)
 
Query OK...

5 优化总结

  • 检索数据时,尽量选择索引字段作为过滤条件,防止行锁升级为表锁;
  • 合理设计索引,尽量缩小锁的范围
  • 尽量避免使用范围检索,减小间隙锁的锁定范围
  • 尽量控制事务的大小,减少锁定资源的时间和范围

作者:吴家二少
博客地址:博客园
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posted on 2021-04-22 15:08  吴家二少  阅读(280)  评论(0编辑  收藏