MySQL技术内幕InnoDB存储引擎（六）——锁

什么是数据库的锁？
锁是数据库系统区别于文件系统的一个关键特性。锁机制用于管理对共享资源的并发访问。让数据库事务满足隔离性的要求。

InnoDB 中锁的作用
不仅用于对数据进行并发访问，还还包括了缓冲池中给LRU列表的操作。从而提供了数据的完整一致性。

latch与lock的区别？

• latch是轻量级的锁，也成为闩锁。
• latch要求锁定的持续时间短，否则性能会很差。
• latch用来保证并发时临界资源的正确性，而lock是整个事务过程。
• latch没有死锁检测机制，lock有。
• latch应用对象时线程，而lock是事务。
• latch保护内存数据结构，而lock保护数据库内存。

InnoDB的锁

分类

• 共享锁：允许事务读一行数据。
• 排他锁：允许事务删除或者更新一行数据。
• 意向共享锁：事务想要获得一张表中某几行的共享锁。
• 意向派排他锁：事务想要获得一张表中某几行的排他锁。

所谓意向锁，就是更细粒度的锁。

一致性非锁定读

原理：
如果在读取数据的时候，该数据正在执行删除或者更新操作，那么这个读取操作就不会等待之前的操作结束，而是直接读取之前版本中备份的信息，也就是undo日志上的数据。

特点：

• 极大程度地提高了并发性能。
• 这是数据库默认的读取方式。
• 无法保证数据逻辑的一致性，因为读到的可能是之前的数据。

对应事务隔离级别：

• 读已提交
• 可重复读

多版本并发控制

什么是多版本并发控制？
对于保留数据库快照数据的之前的各个历史版本，由此带来的并发控制，就是多版本并发控制。所谓快照数据，就是保留某一时刻的数据。

不同事务级别下读取版本：

• 读已提交：读取最新一份的快照数据。
• 可重复读：读取事务开始时的行数据版本。

一致性锁定读

也就是读的时候，去获取数据的锁，防止有其他会话在更改数据。保证督导的数据是最新的，也不会有人在修改。

对应事务隔离级别：

• 串行化。

自增长锁

对于表中的自增长数据，插入的时候就会对一个计数器加一。但是大量的数据插入会使其他事务阻塞。
InnoDB中提供了一种轻量级互斥量的自增长实现机制，这种机制大大提高了自增长插入的性能。

外键和锁

对于外键值的插入和更新，会先去给其父表加一个共享锁，防止父表在期间被修改。

所谓父表，就是外键引用的源表。

锁的算法

InnoDB上有三种行锁的算法，分别是：

• 记录锁：单个行记录上的锁。
• 间隙锁：锁定一个范围，但不包括记录本身。GAP锁的目的，是为了防止同一事务的两次当前读，出现幻读的情况。
• Next-Key Lock：是上两种锁的结合，锁定一个范围，并锁定记录本身。对于行的查询，都是采用该方法，主要目的是解决幻读的问题。InnoDB对于行的查询都是采用了Next-Key Lock的算法

当查询的索引含有唯一属性的时候，Next-Key Lock 会进行优化，将其降级为Record Lock，即仅锁住索引本身，不是范围。

并发的问题

1.脏读

脏读就是在不同事务下，两次读的数据不同，当前事务读取了别的事务还没有提交的数据。

现在基本不会发生，因为现在的事务隔离界别都是读已提交。

2.不可重复读

不可重复读就是一个事务内多次读取同一个数据，两次读到数据不同，当前事务读取了别的事务已经提交的数据。

这个问题在很多情况下是容忍的，因为别人提交的数据也是正确的数据。因为如果没有提交，是可能被回滚的

将事务隔离级别设置为可重复读就能解决。

3.幻读

指同一事务下，连续执行两次同样的SQL产生不同的结果，第二次的SQL返回之前不存在的行。也就是幻读。

采用InnoDB默认的事务隔离级别RR，RR下读行默认采用Next-Key Locking算法避免幻读。其原理就是对一个范围的行进行加锁，反正其他会话插入数据产生幻读。

4.丢失更新

就是一个事务的更新操作被另一个事务的更新操作覆盖了，从而导致数据不一致。

这不是数据库层面的问题，而是应用层面的问题，很难避免，唯一的途径就是串行化。比如用户1才操作的时候，不能让其他用户进行操作，因为同时两个用户操作，就有可能丢失一个用户的更新操作。

脏读、不可重复读和幻读的区别

• 这三者的表现都是同一事务多次读取的结果不一样。
• 脏读侧重于读取了别人未提交的同一条数据。
• 不可重复读侧重于读了别人已经提交的数据。
• 幻读侧重于读取了数据条数发生了改变，而上面两条是数据本身发生了改变。

死锁

死锁就是两个或者以上的事务相互等待对方的数据，导致谁都不释放数据，谁都不能获取数据的造成一直等待的现象。

解决死锁的方法

• 超时回滚
  如果一个事务等待的时间超过了某一阈值，那么它就要回滚数据，释放资源，另个事务就能拿到资源继续。
  问题就是如果这个需要超时回滚的事务是一个大事务（undol量很大），回滚的时间就会很长，不划算。
• 等待图
  构建锁的信息链表和事务的等待链表，如果图中存在环，那就说明存在死锁。如果引擎检测到死锁，就会释放环中undo量最小的事务。
  这是InnoDB采用的方法。主动检测死锁。

锁升级

锁升级就是将当前锁的粒度降低，锁住的东西变多了。

InnoDB不存在锁升级的问题，因为它是根据事务访问的每个页对锁进行管理的。锁的开销很平均。