Mysql的事务及行级锁

转自：http://www.cnblogs.com/edwinchen/p/4171866.html

以签到为例，每个用户每天只能签到一次，那么怎么去判断某个用户当天是否签到呢？因为当初表设计的时候，每个用户签到一次，即向表中插入一条记录，根据记录的数量和时间来判断用户当天是否签到。

这样的话就会有一个问题，如果是在网速过慢的情况下，用户多次点击签到按钮，那么变会发送多次请求，可能会导致一天多次签到，重复提交的问题，那么很自然的想到用事务。这次用的是spring + mybtais的框架，一开始设计的代码大致如下：

public boolean signIn(SignInHistory signInHistory) {

        //编程式开启事务

        TransactionTemplate template = new TransactionTemplate(transactionManager);

        boolean result = (boolean) template.execute(new TransactionCallback<Object>() {

        public Object doInTransaction(TransactionStatus transactionStatus) {

            try {

                //获取用户所有签到记录

                List<SignInHistory> SignInHistoryList = signInMapper.select(signInHistory);

                //如果当前时间和List中某条签到时间相同，则当天已签到，代码略去

                //插入签到历史表

                signInMapper.insert(signInHistory);

            } catch (Exception e) {

                transactionStatus.setRollbackOnly();

                logger.error(e);

                return false;

            }

            return true;

          }

        });

    }

但是在测试中，发现还是会发生重复提交。

Mysql文档中相关说明：

Consistent read is the default mode in which InnoDB processes SELECT statements in READ COMMITTED andREPEATABLE READ isolation levels. A consistent read does not

set any locks on the tables it accesses, and therefore other sessions are free to modify those tables at the same time a consistent read is being performed on the table.

如果是在read committed和repeatab read 下，普通的select语句并不会进行锁操作。其它session可以照常更新或插入操作。

所以在这里面就可以发现，如果只是普通select，不管在不在事务中，mysql都不会将select加锁，所以根本无法阻止其它事务插入记录-------数据库事务隔离级别，只是针对一个事务能不能读取其它事务的中间结果。

背景知识

1.事务（Transaction）及其ACID属性

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，事务具有以下4个属性，通常简称为事务的ACID属性。

原子性（Atomicity）：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全都执行，要么全都不执行。

一致性（Consistent）：在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改，以保持数据的完整性；事务结束时，所有的内部数据结构（如B树索引或双向链表）也都必须是正确的。

隔离性（Isolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的，反之亦然。

持久性（Durable）：事务完成之后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。

并发事务处理带来的问题

相对于串行处理来说，并发事务处理能大大增加数据库资源的利用率，提高数据库系统的事务吞吐量，从而可以支持更多的用户。但并发事务处理也会带来一些问题，主要包括以下几种情况。

更新丢失（Lost Update）：当两个或多个事务选择同一行，然后基于最初选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题－－最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。例如，两个编辑人员制作了同一文档的电子副本。每个编辑人员独立地更改其副本，然后保存更改后的副本，这样就覆盖了原始文档。最后保存其更改副本的编辑人员覆盖另一个编辑人员所做的更改。如果在一个编辑人员完成并提交事务之前，另一个编辑人员不能访问同一文件，则可避免此问题。

脏读（Dirty Reads）：一个事务正在对一条记录做修改，在这个事务完成并提交前，这条记录的数据就处于不一致状态；这时，另一个事务也来读取同一条记录，如果不加控制，第二个事务读取了这些“脏”数据，并据此做进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象地叫做"脏读"。

不可重复读（Non-Repeatable Reads）：一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了！这种现象就叫做“不可重复读”。

幻读（Phantom Reads）：一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据，这种现象就称为“幻读”。

MySQL事务隔离级别

数据库事务隔离级别，只是针对一个事务能不能读取其它事务的中间结果。

Read Uncommitted（读取未提交内容）

在该隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。本隔离级别很少用于实际应用，因为它的性能也不比其他级别好多少。读取未提交的数据，也被称之为脏读（Dirty Read）。

Read Committed（读取提交内容）

这是大多数数据库系统的默认隔离级别（但不是MySQL默认的）。它满足了隔离的简单定义：一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。这种隔离级别也支持所谓的不可重复读（Nonrepeatable Read），因为同一事务的其他实例在该实例处理其间可能会有新的commit，所以同一select可能返回不同结果。

Repeatable Read（可重读）

这是MySQL的默认事务隔离级别，它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行。不过理论上，这会导致另一个棘手的问题：幻读（Phantom Read）。简单的说，幻读指当用户读取某一范围的数据行时，另一个事务又在该范围内插入了新行，当用户再读取该范围的数据行时，会发现有新的"幻影" 行。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制（MVCC，Multiversion Concurrency Control）机制解决了该问题。

Serializable（可串行化）

这是最高的隔离级别，它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决幻读问题。简言之，它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别，可能导致大量的超时现象和锁竞争。

4种隔离级别比较

读数据一致性及允许的并发副作用隔离级别	读数据一致性	脏读	不可重复读	幻读
未提交读（Read uncommitted）	最低级别，只能保证不读取物理上损坏的数据	是	是	是
已提交度（Read committed）	语句级	否	是	是
可重复读（Repeatable read）	事务级	否	否	是
可序列化（Serializable）	最高级别，事务级	否	否	否

最后要说明的是：各具体数据库并不一定完全实现了上述4个隔离级别，例如，Oracle只提供Read committed和Serializable两个标准隔离级别，另外还提供自己定义的Read only隔离级别；SQL Server除支持上述ISO/ANSI SQL92定义的4个隔离级别外，还支持一个叫做“快照”的隔离级别，但严格来说它是一个用MVCC实现的Serializable隔离级别。MySQL 支持全部4个隔离级别，但在具体实现时，有一些特点，比如在一些隔离级别下是采用MVCC一致性读，但某些情况下又不是，这些内容在后面的章节中将会做进一步介绍。

InnoDB的行锁模式及加锁方法

InnoDB实现了以下两种类型的行锁。

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他锁。

排他锁（X）：允许获得排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同数据集的共享读锁和排他写锁。

另外，为了允许行锁和表锁共存，实现多粒度锁机制，InnoDB还有两种内部使用的意向锁（Intention Locks），这两种意向锁都是表锁。

意向共享锁（IS）：事务打算给数据行加行共享锁，事务在给一个数据行加共享锁前必须先取得该表的IS锁。

意向排他锁（IX）：事务打算给数据行加行排他锁，事务在给一个数据行加排他锁前必须先取得该表的IX锁。

InnoDB行锁模式兼容性列表

请求锁模式是否兼容当前锁模式	X	IX	S	IS
X	冲突	冲突	冲突	冲突
IX	冲突	兼容	冲突	兼容
S	冲突	冲突	兼容	兼容
IS	冲突	兼容	兼容	兼容

意向锁是InnoDB自动加的，不需用户干预。对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；事务可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁。

共享锁（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE

排他锁（X）：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

用SELECT ... IN SHARE MODE获得共享锁，主要用在需要数据依存关系时来确认某行记录是否存在，并确保没有人对这个记录进行UPDATE或者DELETE操作。但是如果当前事务也需要对该记录进行更新操作，则很有可能造成死锁，对于锁定行记录后需要进行更新操作的应用，应该使用SELECT... FOR UPDATE方式获得排他锁。

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，这一点MySQL与Oracle不同，后者是通过在数据块中对相应数据行加锁来实现的。InnoDB这种行锁实现特点意味着：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。

（1）在不通过索引条件查询的时候，InnoDB确实使用的是表锁，而不是行锁。

（2）由于MySQL的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁，所以虽然是访问不同行的记录，但是如果是使用相同的索引键，是会出现锁冲突的。应用设计的时候要注意这一点。

（3）当表有多个索引的时候，不同的事务可以使用不同的索引锁定不同的行，另外，不论是使用主键索引、唯一索引或普通索引，InnoDB都会使用行锁来对数据加锁。

（4）即便在条件中使用了索引字段，但是否使用索引来检索数据是由MySQL通过判断不同执行计划的代价来决定的，如果MySQL认为全表扫描效率更高，比如对一些很小的表，它就不会使用索引，这种情况下InnoDB将使用表锁，而不是行锁。因此，在分析锁冲突时，别忘了检查SQL的执行计划，以确认是否真正使用了索引。

间隙锁（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）。

举例来说，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：

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，一方面是为了防止幻读，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；另外一方面，是为了满足其恢复和复制的需要。有关其恢复和复制对锁机制的影响，以及不同隔离级别下InnoDB使用间隙锁的情况，在后续的章节中会做进一步介绍。

很显然，在使用范围条件检索并锁定记录时，InnoDB这种加锁机制会阻塞符合条件范围内键值的并发插入，这往往会造成严重的锁等待。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。

恢复和复制的需要，对InnoDB锁机制的影响

MySQL通过BINLOG录执行成功的INSERT、UPDATE、DELETE等更新数据的SQL语句，并由此实现MySQL数据库的恢复和主从复制（可以参见本书“管理篇”的介绍）。MySQL的恢复机制（复制其实就是在Slave Mysql不断做基于BINLOG的恢复）有以下特点。

一是MySQL的恢复是SQL语句级的，也就是重新执行BINLOG中的SQL语句。这与Oracle数据库不同，Oracle是基于数据库文件块的。

二是MySQL的Binlog是按照事务提交的先后顺序记录的，恢复也是按这个顺序进行的。这点也与Oralce不同，Oracle是按照系统更新号（System Change Number，SCN）来恢复数据的，每个事务开始时，Oracle都会分配一个全局唯一的SCN，SCN的顺序与事务开始的时间顺序是一致的。

从上面两点可知，MySQL的恢复机制要求：在一个事务未提交前，其他并发事务不能插入满足其锁定条件的任何记录，也就是不允许出现幻读，这已经超过了ISO/ANSI SQL92“可重复读”隔离级别的要求，实际上是要求事务要串行化。这也是许多情况下，InnoDB要用到间隙锁的原因，比如在用范围条件更新记录时，无论在Read Commited或是Repeatable Read隔离级别下，InnoDB都要使用间隙锁，但这并不是隔离级别要求的，有关InnoDB在不同隔离级别下加锁的差异在下一小节还会介绍。

InnoDB在不同隔离级别下的一致性读及锁的差异

InnoDB存储引擎中不同SQL在不同隔离级别下锁比较

隔离级别一致性读和锁 SQL		Read Uncommited	Read Commited	Repeatable Read	Serializable
SQL	条件
select	相等	None locks	Consisten read/None lock	Consisten read/None lock	Share locks
select	范围	None locks	Consisten read/None lock	Consisten read/None lock	Share Next-Key
update	相等	exclusive locks	exclusive locks	exclusive locks	Exclusive locks
update	范围	exclusive next-key	exclusive next-key	exclusive next-key	exclusive next-key
Insert	N/A	exclusive locks	exclusive locks	exclusive locks	exclusive locks
replace	无键冲突	exclusive locks	exclusive locks	exclusive locks	exclusive locks
replace	键冲突	exclusive next-key	exclusive next-key	exclusive next-key	exclusive next-key
delete	相等	exclusive locks	exclusive locks	exclusive locks	exclusive locks
delete	范围	exclusive next-key	exclusive next-key	exclusive next-key	exclusive next-key
Select ... from ... Lock in share mode	相等	Share locks	Share locks	Share locks	Share locks
Select ... from ... Lock in share mode	范围	Share locks	Share locks	Share Next-Key	Share Next-Key
Select * from ... For update	相等	exclusive locks	exclusive locks	exclusive locks	exclusive locks
Select * from ... For update	范围	exclusive locks	Share locks	exclusive next-key	exclusive next-key
Insert into ... Select ... （指源表锁）	innodb_locks_unsafe_for_binlog=off	Share Next-Key	Share Next-Key	Share Next-Key	Share Next-Key
Insert into ... Select ... （指源表锁）	innodb_locks_unsafe_for_binlog=on	None locks	Consisten read/None lock	Consisten read/None lock	Share Next-Key
create table ... Select ... （指源表锁）	innodb_locks_unsafe_for_binlog=off	Share Next-Key	Share Next-Key	Share Next-Key	Share Next-Key
create table ... Select ... （指源表锁）	innodb_locks_unsafe_for_binlog=on	None locks	Consisten read/None lock	Consisten read/None lock	Share Next-Key

从表中可以看出：对于许多SQL，隔离级别越高，InnoDB给记录集加的锁就越严格（尤其是使用范围条件的时候），产生锁冲突的可能性也就越高，从而对并发性事务处理性能的影响也就越大。因此，我们在应用中，应该尽量使用较低的隔离级别，以减少锁争用的机率。实际上，通过优化事务逻辑，大部分应用使用Read Commited隔离级别就足够了。对于一些确实需要更高隔离级别的事务，可以通过在程序中执行SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ或SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE动态改变隔离级别的方式满足需求。

事务传播级别

数据库事务传播级别，指的是事务嵌套时，应该采用什么策略，即在一个事务中调用别的事务，该怎么办

假如有一下两个事务：

ServiceA {

        void methodA() {

         ServiceB.methodB();

     }

} 

ServiceB {

     void methodB() {

     }

}

PROPAGATION_REQUIRED

加入当前正在执行的事务，如果不在另外一个事务里，那么就起一个新的事务。

比如说，ServiceB.methodB的事务级别定义为PROPAGATION_REQUIRED, 那么由于执行ServiceA.methodA的时候，ServiceA.methodA已经起了事务，这时调用ServiceB.methodB，ServiceB.methodB看到自己已经运行在ServiceA.methodA的事务内部，就不再起新的事务。而假如ServiceA.methodA运行的时候发现自己没有在事务中，他就会为自己分配一个事务。这样，在ServiceA.methodA或者在ServiceB.methodB内的任何地方出现异常，事务都会被回滚。即使ServiceB.methodB的事务已经被提交，但是ServiceA.methodA在接下来fail要回滚，ServiceB.methodB也要回滚

PROPAGATION_SUPPORTS

如果当前在事务中，即以事务的形式运行，如果当前不再一个事务中，那么就以非事务的形式运行。

PROPAGATION_MANDATORY

必须在一个事务中运行。也就是说，他只能被一个父事务调用。否则，他就要抛出异常。

PROPAGATION_REQUIRES_NEW

这个就比较绕口了。比如我们设计ServiceA.methodA的事务级别为PROPAGATION_REQUIRED，ServiceB.methodB的事务级别为PROPAGATION_REQUIRES_NEW，那么当执行到ServiceB.methodB的时候，ServiceA.methodA所在的事务就会挂起，ServiceB.methodB会起一个新的事务，等待ServiceB.methodB的事务完成以后，他才继续执行。他与PROPAGATION_REQUIRED 的事务区别在于事务的回滚程度了。因为ServiceB.methodB是新起一个事务，那么就是存在两个不同的事务。如果ServiceB.methodB已经提交，那么ServiceA.methodA失败回滚，ServiceB.methodB是不会回滚的。如果ServiceB.methodB失败回滚，如果他抛出的异常被ServiceA.methodA捕获，ServiceA.methodA事务仍然可能提交。

PROPAGATION_NOT_SUPPORTED

当前不支持事务。比如ServiceA.methodA的事务级别是PROPAGATION_REQUIRED ，而ServiceB.methodB的事务级别是PROPAGATION_NOT_SUPPORTED ，那么当执行到ServiceB.methodB时，ServiceA.methodA的事务挂起，而他以非事务的状态运行完，再继续ServiceA.methodA的事务。

PROPAGATION_NEVER

不能在事务中运行。假设ServiceA.methodA的事务级别是PROPAGATION_REQUIRED，而ServiceB.methodB的事务级别是PROPAGATION_NEVER ，那么ServiceB.methodB就要抛出异常了。

PROPAGATION_NESTED

理解Nested的关键是savepoint。他与PROPAGATION_REQUIRES_NEW的区别是，PROPAGATION_REQUIRES_NEW另起一个事务，将会与他的父事务相互独立，而Nested的事务和他的父事务是相依的，他的提交是要等和他的父事务一块提交的。也就是说，如果父事务最后回滚，他也要回滚的。而Nested事务的好处是他有一个savepoint。

行级锁

如果有两个事务A,B 都有 read 和write操作，如果逻辑是如果表中没有记录则插入，那么因为read操作并没有加锁，A，B进行read操作时，有可能表中都没有记录，那么事务A,B都会进行插入操作，表中将会有两条记录。

如果要保证在事务并发时，每条事务读取到的数据都是最新的，那么只能采用锁。

在select语句后加上 FOR UPDATE，再测试，重复提交的问题被解决了。但是问题又来了，如果在select语句后加上LOCK IN SHARE MODE，那么会报死锁的错误。

查看mysql文档：

SELECT ... LOCK IN SHARE MODE sets a shared mode lock on any rows that are read. Other sessions can read the rows, but cannot modify them until your transaction commits.
If any of these rows were changed by another transaction that has not yet committed, your query waits until that transaction ends and then uses the latest values.
SELECT ... FOR UPDATE sets an exclusive lock on the rows read. An exclusive lock prevents other sessions from accessing the rows for reading or writing.

LOCK IN SHARE MODE会在读取的行上加共享锁，其他session只能读不能修改或删除，如果有其他事务修改了记录，那么会等待事务提交后，再读取。

FOR UPDATE在读取行上设置一个排他锁。阻止其他session读取或者写入行数据。

这样看起来似乎就能解释为什么使用LOCK IN SHARE MODE会产生死锁了，假如两个事务A、B都读取同一行记录，那么在这一行就加上了共享锁，但是A和B事务中都需要

　　　　　修改这一行，那么都要等待对方释放共享锁才能进行，结果造成了死锁。只能使用for update 来防止死锁和重复插入。

这就是mysql的两种行级锁的区别。