MySQL 表鎖和行鎖 問題
阿新 • • 發佈：2018-08-10
出現 編程習慣 流程 應用 date tex 以及 編程 ring
ＭySQL中的表鎖兼容性
可見，對ＭyISAM表的讀操作，不會阻塞其他用戶對同一表的讀請求，但會阻塞對同一表的寫請求；對ＭyISAM表的寫操作，則會阻塞其他用戶對同一表的讀和寫請求；ＭyISAM表的讀和寫操作之間，以及寫和寫操作之間是串行的！（當一線程獲得對一個表的寫鎖後，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。）
這時，如果不先給這兩個表加鎖，就可能產生錯誤的結果，因為第一條語句執行過程中，order_detail表可能已經發生了改變。因此，正確的方法應該是：
要特別說明以下兩點內容。
最後要說明的是：各具體數據庫並不一定完全實現了上述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，還支持一個叫做＂快照＂的隔離級別，但嚴格來說它是一個用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，有一些特點，比如在一些隔離級下是采用MVCC一致性讀，但某些情況又不是。
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來進一步觀察發生鎖沖突的表、數據行等，並分析鎖爭用的原因。
如果一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共享鎖或排鎖。
共享鎖（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獲得共享鎖，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。
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，並發度一般
MySQL表級鎖的鎖模式（MyISAM)
- 對MyISAM的讀操作，不會阻塞其他用戶對同一表請求，但會阻塞對同一表的寫請求；
- 對MyISAM的寫操作，則會阻塞其他用戶對同一表的讀和寫操作；
- MyISAM表的讀操作和寫操作之間，以及寫操作之間是串行的。
MySQL表級鎖的鎖模式
ＭySQL的表鎖有兩種模式：表共享讀鎖（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 |
None |
讀鎖 |
寫鎖 |
| 讀鎖 | 是 | 是 | 否 |
| 寫鎖 | 是 | 否 | 否 |
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，因此用戶一般不需要直接用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，一般是為了一定程度模擬事務操作，實現對某一時間點多個表的一致性讀取。例如，有一個訂單表orders，其中記錄有訂單的總金額total，同時還有一個訂單明細表order_detail，其中記錄有訂單每一產品的金額小計subtotal，假設我們需要檢查這兩個表的金額合計是否相等，可能就需要執行如下兩條SQL：| 1 2 |
SELECT SUM(total) FROM orders;
SELECT SUM(subtotal) FROM order_detail;
|
| 1 2 3 4 |
LOCK tables orders read local,order_detail read local;
SELECT SUM(total) FROM orders;
SELECT SUM(subtotal) FROM order_detail;
Unlock tables;
|
- 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問題一次獲得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
並發鎖
在一定條件下，MyISAM也支持查詢和操作的並發進行。 MyISAM存儲引擎有一個系統變量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允許在一個讀表的同時，另一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。
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，一個進程請求某個MyISAM表的讀鎖，同時另一個進程也請求同一表的寫鎖，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認為寫請求一般比讀請求重要。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！幸好我們可以通過一些設置來調節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。
InnoDB鎖問題
InnoDB與MyISAM的最大不同有兩點：一是支持事務（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一些新問題。1.事務（Transaction）及其ACID屬性
事務是由一組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）：事務是一個原子操作單元，其對數據的修改，要麽全都執行，要麽全都不執行。
- 一致性（Consistent）：在事務開始和完成時，數據都必須保持一致狀態。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）：數據庫系統提供一定的隔離機制，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一些問題，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一行，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一文檔的電子副本。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一個編輯人員所做的修改。如果在一個編輯人員完成並提交事務之前，另一個編輯人員不能訪問同一文件，則可避免此問題
- 臟讀（Dirty Reads）：一個事務正在對一條記錄做修改，在這個事務並提交前，這條記錄的數據就處於不一致狀態；這時，另一個事務也來讀取同一條記錄，如果不加控制，第二個事務讀取了這些“臟”的數據，並據此做進一步的處理，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）：一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）：一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”，其實都是數據庫讀一致性問題，必須由數據庫提供一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。 一種是在讀取數據前，對其加鎖，阻止其他事務對數據進行修改。 另一種是不用加任何鎖，通過一定機制生成一個數據請求時間點的一致性數據快照（Snapshot），並用這個快照來提供一定級別（語句級或事務級）的一致性讀取。從用戶的角度，好像是數據庫可以提供同一數據的多個版本，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一定程度上“串行化”進行，這顯然與“並發”是矛盾的，同時，不同的應用對讀一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/讀數據一致性及允許的並發副作用 | 讀數據一致性 | 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 |
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：| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
mysql> show status like ‘innodb_row_lock%‘;
+-------------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-------------------------------+-------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0 |
| Innodb_row_lock_time | 0 |
| Innodb_row_lock_time_avg | 0 |
| Innodb_row_lock_time_max | 0 |
| Innodb_row_lock_waits | 0 |
+-------------------------------+-------+
5 rows in set (0.00 sec)
|
InnoDB的行鎖模式及加鎖方法
InnoDB實現了以下兩種類型的行鎖。- 共享鎖（s）：允許一個事務去讀一行，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共享讀鎖和排他寫鎖。
InnoDB行鎖模式兼容性列表
| 當前鎖模式/是否兼容/請求鎖模式 | X | IX | S | IS |
| X | 沖突 | 沖突 | 沖突 | 沖突 |
| IX | 沖突 | 兼容 | 沖突 | 兼容 |
| S | 沖突 | 沖突 | 兼容 | 兼容 |
| IS | 沖突 | 兼容 | 兼容 | 兼容 |
InnoDB行鎖實現方式
InnoDB行鎖是通過索引上的索引項來實現的，這一點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行鎖的這一特性，不然的話，可能導致大量的鎖沖突，從而影響並發性能。間隙鎖（Next-Key鎖）
當我們用範圍條件而不是相等條件檢索數據，並請求共享或排他鎖時，InnoDB會給符合條件的已有數據的索引項加鎖；對於鍵值在條件範圍內但並不存在的記錄，叫做“間隙(GAP)”，InnoDB也會對這個“間隙”加鎖，這種鎖機制不是所謂的間隙鎖（Next-Key鎖）。 舉例來說，假如emp表中只有101條記錄，其empid的值分別是1,2,...,100,101，下面的SQL：SELECT * FROM emp WHERE empid > 100 FOR UPDATE
是一個範圍條件的檢索，InnoDB不僅會對符合條件的empid值為101的記錄加鎖，也會對empid大於101（這些記錄並不存在）的“間隙”加鎖。
InnoDB使用間隙鎖的目的，一方面是為了防止幻讀，以滿足相關隔離級別的要求，對於上面的例子，要是不使用間隙鎖，如果其他事務插入了empid大於100的任何記錄，那麽本事務如果再次執行上述語句，就會發生幻讀；另一方面，是為了滿足其恢復和復制的需要。有關其恢復和復制對機制的影響，以及不同隔離級別下InnoDB使用間隙鎖的情況。
很顯然，在使用範圍條件檢索並鎖定記錄時，InnoDB這種加鎖機制會阻塞符合條件範圍內鍵值的並發插入，這往往會造成嚴重的鎖等待。因此，在實際開發中，尤其是並發插入比較多的應用，我們要盡量優化業務邏輯，盡量使用相等條件來訪問更新數據，避免使用範圍條件。
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。- 第一種情況是：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一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。
| 1 2 3 4 5 |
SET AUTOCOMMIT=0;
LOCAK TABLES t1 WRITE, t2 READ, ...;
[do something with tables t1 and here];
COMMIT;
UNLOCK TABLES;
|
關於死鎖
ＭyISAM表鎖是deadlock free的，這是因為ＭyISAM總是一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一般都能自動檢測到，並使一個事務釋放鎖並退回，另一個事務獲得鎖，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，而不應該先申請共享鎖，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，就試圖插入一條新記錄，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，只有一個線程能插入成功，另一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，卻會獲得一個排他鎖！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一個很好的編程習慣。 如果出現死鎖，可以用SHOW INNODB STATUS命令來確定最後一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）共享讀鎖（S）之間是兼容的，但共享讀鎖（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）在一定條件下，ＭyISAM允許查詢和插入並發執行，我們可以利用這一點來解決應用中對同一表和插入的鎖爭用問題。 （３）ＭyISAM默認的鎖調度機制是寫優先，這並不一定適合所有應用，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的鎖機制和一致性讀策略不同。 （４）ＭySQL的恢復和復制對InnoDB鎖機制和一致性讀策略也有較大影響。 （５）鎖沖突甚至死鎖很難完全避免。 在了解InnoDB的鎖特性後，用戶可以通過設計和SQL調整等措施減少鎖沖突和死鎖，包括：- 盡量使用較低的隔離級別
- 精心設計索引，並盡量使用索引訪問數據，使加鎖更精確，從而減少鎖沖突的機會。
- 選擇合理的事務大小，小事務發生鎖沖突的幾率也更小。
- 給記錄集顯示加鎖時，最好一次性請求足夠級別的鎖。比如要修改數據的話，最好直接申請排他鎖，而不是先申請共享鎖，修改時再請求排他鎖，這樣容易產生死鎖。
- 不同的程序訪問一組表時，應盡量約定以相同的順序訪問各表，對一個表而言，盡可能以固定的順序存取表中的行。這樣可以大減少死鎖的機會。
- 盡量用相等條件訪問數據，這樣可以避免間隙鎖對並發插入的影響。
- 不要申請超過實際需要的鎖級別；除非必須，查詢時不要顯示加鎖。
- 對於一些特定的事務，可以使用表鎖來提高處理速度或減少死鎖的可能。
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MySQL 表鎖和行鎖 問題