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浅谈Mysql共享锁、排他锁、悲观锁、乐观锁及其使用场景

撸了今年阿里、腾讯和美团的面试,我有一个重要发现.......>>

Mysql共享锁、排他锁、悲观锁、乐观锁及其使用场景

一、相关名词

|--表级锁(锁定整个表)

|--页级锁(锁定一页)

|--行级锁(锁定一行)

|--共享锁(S锁,MyISAM 叫做读锁)

|--排他锁(X锁,MyISAM 叫做写锁)

|--悲观锁(抽象性,不真实存在这个锁)

|--乐观锁(抽象性,不真实存在这个锁)

 

二、InnoDB与MyISAM

Mysql 在5.5之前默认使用 MyISAM 存储引擎,之后使用 InnoDB 。查看当前存储引擎:

show variables like '%storage_engine%';

MyISAM 操作数据都是使用的表锁,你更新一条记录就要锁整个表,导致性能较低,并发不高。当然同时它也不会存在死锁问题。

而 InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点:一是 InnoDB 支持事务;二是 InnoDB 采用了行级锁。也就是你需要修改哪行,就可以只锁定哪行。

在 Mysql 中,行级锁并不是直接锁记录,而是锁索引。索引分为主键索引和非主键索引两种,如果一条sql 语句操作了主键索引,Mysql 就会锁定这条主键索引;如果一条语句操作了非主键索引,MySQL会先锁定该非主键索引,再锁定相关的主键索引。

InnoDB 行锁是通过给索引项加锁实现的,如果没有索引,InnoDB 会通过隐藏的聚簇索引来对记录加锁。也就是说:如果不通过索引条件检索数据,那么InnoDB将对表中所有数据加锁,实际效果跟表锁一样。因为没有了索引,找到某一条记录就得扫描全表,要扫描全表,就得锁定表。

 

三、共享锁与排他锁

1.首先说明:数据库的增删改操作默认都会加排他锁,而查询不会加任何锁。

|--共享锁:对某一资源加共享锁,自身可以读该资源,其他人也可以读该资源(也可以再继续加共享锁,即 共享锁可多个共存),但无法修改。要想修改就必须等所有共享锁都释放完之后。语法为:

select * from table lock in share mode

|--排他锁:对某一资源加排他锁,自身可以进行增删改查,其他人无法进行任何操作。语法为:

select * from table for update

 

2.下面援引例子说明(援自:http://blog.csdn.net/samjustin1/article/details/52210125):

这里用T1代表一个数据库执行请求,T2代表另一个请求,也可以理解为T1为一个线程,T2 为另一个线程。

 

例1:-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

T1:select * from table lock in share mode(假设查询会花很长时间,下面的例子也都这么假设)

T2:update table set column1='hello'

 

过程:

T1运行(并加共享锁)

T2运行

If T1还没执行完

T2等......

else 锁被释放

T2执行

end if

 

T2 之所以要等,是因为 T2 在执行 update 前,试图对 table 表加一个排他锁,而数据库规定同一资源上不能同时共存共享锁和排他锁。所以 T2 必须等 T1 执行完,释放了共享锁,才能加上排他锁,然后才能开始执行 update 语句。

 

例2:-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

T1:select * from table lock in share mode

T2:select * from table lock in share mode

 

这里T2不用等待T1执行完,而是可以马上执行。

 

分析:

T1运行,则 table 被加锁,比如叫lockA,T2运行,再对 table 加一个共享锁,比如叫lockB,两个锁是可以同时存在于同一资源上的(比如同一个表上)。这被称为共享锁与共享锁兼容。这意味着共享锁不阻止其它人同时读资源,但阻止其它人修改资源。

 

例3:-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

T1:select * from table lock in share mode

T2:select * from table lock in share mode

T3:update table set column1='hello'

 

T2 不用等 T1 运行完就能运行,T3 却要等 T1 和 T2 都运行完才能运行。因为 T3 必须等 T1 和 T2 的共享锁全部释放才能进行加排他锁然后执行 update 操作。

 

例4:(死锁的发生)-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

T1:begin tran

     select * from table lock in share mode

     update table set column1='hello'

T2:begin tran

     select * from table lock in share mode

     update table set column1='world'

 

假设 T1 和 T2 同时达到 select,T1 对 table 加共享锁,T2 也对 table 加共享锁,当 T1 的 select 执行完,准备执行 update 时,根据锁机制,T1 的共享锁需要升级到排他锁才能执行接下来的 update。在升级排他锁前,必须等 table 上的其它共享锁(T2)释放,同理,T2 也在等 T1 的共享锁释放。于是死锁产生了。

 

例5:-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

T1:begin tran

     update table set column1='hello' where id=10

T2:begin tran

     update table set column1='world' where id=20

 

这种语句虽然最为常见,很多人觉得它有机会产生死锁,但实际上要看情况

|--如果id是主键(默认有主键索引),那么T1会一下子找到该条记录(id=10的记录),然后对该条记录加排他锁,T2,同样,一下子通过索引定位到记录,然后对id=20的记录加排他锁,这样T1和T2各更新各的,互不影响。T2也不需要等。

|--如果id是普通的一列,没有索引。那么当T1对id=10这一行加排他锁后,T2为了找到id=20,需要对全表扫描。但因为T1已经为一条记录加了排他锁,导致T2的全表扫描进行不下去(其实是因为T1加了排他锁,数据库默认会为该表加意向锁,T2要扫描全表,就得等该意向锁释放,也就是T1执行完成),就导致T2等待。

 

死锁怎么解决呢?一种办法是,如下:

例6:-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

T1:begin tran

     select * from table for update

     update table set column1='hello'

T2:begin tran

     select * from table for update

     update table set column1='world'

 

这样,当 T1 的 select 执行时,直接对表加上了排他锁,T2 在执行 select 时,就需要等 T1 事物完全执行完才能执行。排除了死锁发生。但当第三个 user 过来想执行一个查询语句时,也因为排他锁的存在而不得不等待,第四个、第五个 user 也会因此而等待。在大并发情况下,让大家等待显得性能就太友好了。

所以,有些数据库这里引入了更新锁(如Mssql,注意:Mysql不存在更新锁)。

 

例7:-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

T1:begin tran

     select * from table [加更新锁操作]

     update table set column1='hello'

T2:begin tran

     select * from table [加更新锁操作]

     update table set column1='world'

 

更新锁其实就可以看成排他锁的一种变形,只是它也允许其他人读(并且还允许加共享锁)。但不允许其他操作,除非我释放了更新锁。T1 执行 select,加更新锁。T2 运行,准备加更新锁,但发现已经有一个更新锁在那儿了,只好等。当后来有 user3、user4...需要查询 table 表中的数据时,并不会因为 T1 的 select 在执行就被阻塞,照样能查询,相比起例6,这提高了效率。

 

后面还有意向锁和计划锁:

计划锁,和程序员关系不大,就没去了解。
意向锁(innodb特有)分意向共享锁和意向排他锁。
意向共享锁:表示事务获取行共享锁时,必须先得获取该表的意向共享锁;
意向排他锁:表示事务获取行排他锁时,必须先得获取该表的意向排他锁;
我们知道,如果要对整个表加锁,需保证该表内目前不存在任何锁。

因此,如果需要对整个表加锁,那么就可以根据:检查意向锁是否被占用,来知道表内目前是否存在共享锁或排他锁了。而不需要再一行行地去检查每一行是否被加锁。

 

四、乐观锁与悲观锁

首先说明,乐观锁和悲观锁都是针对读(select)来说的。

案例:

某商品,用户购买后库存数应-1,而某两个或多个用户同时购买,此时三个执行程序均同时读得库存为“n”,之后进行了一些操作,最后将均执行update table set 库存数=n-1,那么,很显然这是错误的。

 

解决:

使用悲观锁(其实说白了也就是排他锁)

|-- 程序A在查询库存数时使用排他锁(select * from table where id=10 for update)

|-- 然后进行后续的操作,包括更新库存数,最后提交事务。

|-- 程序B在查询库存数时,如果A还未释放排他锁,它将等待……

|-- 程序C同B……
使用乐观锁(靠表设计和代码来实现)

|-- 一般是在该商品表添加version版本字段或者timestamp时间戳字段

|-- 程序A查询后,执行更新变成了:
    update table set num=num-1 where id=10 and version=23  

这样,保证了修改的数据是和它查询出来的数据是一致的(其他执行程序肯定未进行修改)。当然,如果更新失败,表示在更新操作之前,有其他执行程序已经更新了该库存数,那么就可以尝试重试来保证更新成功。为了尽可能避免更新失败,可以合理调整重试次数(阿里巴巴开发手册规定重试次数不低于三次)。
总结:对于以上,可以看得出来乐观锁和悲观锁的区别:

悲观锁实际使用了排他锁来实现(select **** for update)。文章开头说到,innodb加行锁的前提是:必须是通过索引条件来检索数据,否则会切换为表锁。

因此,悲观锁在未通过索引条件检索数据时,会锁定整张表。导致其他程序不允许“加锁的查询操作”,影响吞吐。故如果在查询居多的情况下,推荐使用乐观锁。

“加锁的查询操作”:加过排他锁的数据行在其他事务中是不能修改的,也不能通过for update或lock in share mode的加锁方式查询,但可以直接通过select ...from...查询数据,因为普通查询没有任何锁机制。
乐观锁更新有可能会失败,甚至是更新几次都失败,这是有风险的。所以如果写入居多,对吞吐要求不高,可使用悲观锁。
也就是一句话:读用乐观锁,写用悲观锁。


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