MySQL 锁

一、介绍

1.1  锁的介绍

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算资源（CPU、RAM、I/O）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

1.2  锁的分类

分类：MySQL中的锁，按照锁的粒度分，分为以下三类：

1. 全局锁：锁定数据库中的所有表。
2. 表级锁：每次操作锁住整张表。
3. 行级锁：每次操作锁住对应的行数据。

二、全局锁

2.1  全局锁的介绍

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。
其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。

2.2  全局锁的一致性数据备份

① 获取全局锁并锁定所有表

        FLUSH TABLES WITH READ LOCK;

不需要在使用FLUSH TABLES WITH READ LOCK命令之前使用USE指定数据库。该命令是针对所有数据库的，它会锁定当前MySQL实例中所有的表。FLUSH TABLES WITH READ LOCK命令用于锁定所有数据库的表，以进行数据库在线备份。此时，数据库中的所有表都处于锁定状态，不能进行删除、修改或增加数据等操作，但读操作能够正常执行。

② 备份数据库中的数据

mysqldump   -u   username   -p   password   dbname  [table1  table2]  >  BackupName.sql

其中：

• username：数据库用户名；
• password：数据库密码；
• dbname：表示数据库的名称；
• table1和table2：表示需要备份的表的名称，为空则整个数据库备份；
• BackupName.sql：表示备份文件的名称，文件名前面可以加上一个绝对路径。

通常将数据库被分成一个后缀名为sql的文件，这样简单的备份数据库就完成了。

③ 解除全局锁

        UNLOCK TABLES;

在InnoDB引擎中，我们可以在备份时加上参数--single-transaction参数来完成不加锁的一致性数据备份。

mysqldump  --single-transaction  -u  username  -p  password   dbname  > itcast.sql

使用--single-transaction参数可以使得mysqldump在备份时不需要使用FLUSH TABLES WITH READ LOCK来获取全局锁，可以直接通过mysqldump 语句进行备份。

三、表级锁

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM、InnoDB、BDB等存储引擎中。

对于表级锁，主要分为以下三类：

1. 表锁

2. 元数据锁（meta data lock，MDL）

3. 意向锁

---

3.1  表锁

语法：

        1.加锁：lock table 表名 read/write

        2.释放锁：unlock tables /客户端断开连接 

---

表锁：对于表锁，分为两类：

1.表共享读锁（read lock）所有的事务都只能读（当前加锁的客户端也只能读，不能写），不能写。其他事务写数据时，将处于阻塞状态，直至表共享读锁（read lock）被释放。

 2.表独占写锁（write lock），对当前加锁的客户端，可读可写。对于其他的客户端，不可读也不可写，将处于阻塞状态，直至表独占写锁（write lock）被释放。

        读锁不会阻塞其他客户端的读，但是会阻塞写。写锁既会阻塞其他客户端的读，又会阻塞其他客户端的写。

---

3.2  元数据锁（MDL）

元数据锁（meta data lock，MDL），MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作（即不可修改表结构）。在MySQL5.5中引入了MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁（共享）;当对表结构进行变更操作的时候，加MDL写锁（排他）。

查看元数据锁:
select object type,object schema,object_ name,lock type,lock duration from performance_schema.metadata_locks ;

        当对一个表做增删改查操作的时候，会自动加MDL读锁。加读锁则所有线程可正常读表的元数据，并且读锁不影响表的增删改查操作，只是不能修改表的结构；而加写锁则只拥有锁的线程可以读写元数据，即只有拥有锁的线程才能更新表结构，其他线程不能修改表结构也不能执行相应的增删改查。

---

3.3  意向锁

意向锁: 为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。
一个客户端对某一行加上了行锁，那么系统也会对其加上一个意向锁，当别的客户端来想要对其加上表锁时，便会检查意向锁是否兼容，若是不兼容，便会阻塞直到意向锁释放。

 意向锁分类：
        1.意向共享锁（IS):由语句select ... lock in share mode添加。
        2．意向排他锁（IX)︰由insert、update、delete、select ... for update添加。

意向锁兼容性：

1. 意向共享锁（IS）：与表锁共享锁（read）兼容，与表锁排它锁（write）互斥。
2. 意向排他锁（lX）：与表锁共享锁（read）及排它锁（write）都互斥。意向锁之间不会互斥。

可以通过以下SQL，查看意向锁及行锁的加锁情况:
select object _schema,object_name index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;
 

四、行级锁

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在InnoDB存储引擎中。
InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：

1. 行锁（Record Lock）：锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete。在RC（read commit ）、RR（repeat read）隔离级别下都支持。
2. 间隙锁（GapLock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。比如说 两个临近叶子节点为 15 23，那么间隙就是指 [15 , 23],锁的是这个间隙。
3. 临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap。在RR隔离级别下支持。

4.1  行锁

InnoDB实现了以下两种类型的行锁：

1. 共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排它锁。
2. 排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

4.2  行锁-演示

默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用next-key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

1. 针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。
2. InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，此时就会升级为表锁。

4.3  间隙锁/临建锁-演示

默认情况下，InnoDB在REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用next-key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

1. 索引上的等值查询（唯一索引），给不存在的记录加锁时，优化为间隙锁。
2. 索引上的等值查询（普通索引），向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 退化为间隙锁。
3. 索引上的范围查询（唯一索引）--会访问到不满足条件的第一个值为止。

注意：间隙锁唯一目的是防止其他事务插入间隙。间隙锁可以共存，一个事务采用的间隙锁不会阻止另一个事务在同一间隙上采用间隙锁。