开发笔记:Mysql第十五天,Mysql锁问题

5.1 锁概述

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&＃xff08;避免争抢&＃xff09;。

在数据库中&＃xff0c;除传统的计算资源&＃xff08;如 CPU、RAM、I/O 等&＃xff09;的争用以外&＃xff0c;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&＃xff0c;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&＃xff0c;锁对数据库而言显得尤其重要&＃xff0c;也更加复杂。

5.2 锁分类

从对数据操作的粒度分 &＃xff1a;

1&＃xff09; 表锁&＃xff1a;操作时&＃xff0c;会锁定整个表。

2&＃xff09; 行锁&＃xff1a;操作时&＃xff0c;会锁定当前操作行。

从对数据操作的类型分&＃xff1a;

1&＃xff09; 读锁&＃xff08;共享锁&＃xff09;&＃xff1a;针对同一份数据&＃xff0c;多个读操作可以同时进行而不会互相影响。

2&＃xff09; 写锁&＃xff08;排它锁&＃xff09;&＃xff1a;当前操作没有完成之前&＃xff0c;它会阻断其他写锁和读锁。

5.3 Mysql 锁

相对其他数据库而言&＃xff0c;MySQL的锁机制比较简单&＃xff0c;其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。下表中罗列出了各存储引擎对锁的支持情况&＃xff1a;

MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下 &＃xff1a;

从上述特点可见&＃xff0c;很难笼统地说哪种锁更好&＃xff0c;只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适&＃xff01;仅从锁的角度来说&＃xff1a;表级锁更适合于以查询为主&＃xff0c;只有少量按索引条件更新数据的应用&＃xff0c;如Web 应用&＃xff1b;而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据&＃xff0c;同时又有并查询的应用&＃xff0c;如一些在线事务处理&＃xff08;OLTP&＃xff09;系统。

5.2 MyISAM 表锁

MyISAM 存储引擎只支持表锁&＃xff0c;这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。

5.2.1 如何加表锁

MyISAM 在执行查询语句&＃xff08;SELECT&＃xff09;前&＃xff0c;会自动给涉及的所有表加读锁&＃xff0c;在执行更新操作&＃xff08;UPDATE、DELETE、INSERT 等&＃xff09;前&＃xff0c;会自动给涉及的表加写锁&＃xff0c;这个过程并不需要用户干预&＃xff0c;因此&＃xff0c;用户一般不需要直接用 LOCK TABLE 命令给 MyISAM 表显式加锁。

显示加表锁语法&＃xff1a;

加读锁 &＃xff1a; lock table table_name read;
​
加写锁 &＃xff1a; lock table table_name write&＃xff1b;

5.2.2 读锁案例

准备环境

create database demo_03 default charset&＃61;utf8mb4;
​
use demo_03;
​
CREATE TABLE &＃96;tb_book&＃96; (
&＃96;id&＃96; INT(11) auto_increment,
&＃96;name&＃96; VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
&＃96;publish_time&＃96; DATE DEFAULT NULL,
&＃96;status&＃96; CHAR(1) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (&＃96;id&＃96;)
) ENGINE&＃61;myisam DEFAULT CHARSET&＃61;utf8 ;
​
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,&＃39;java编程思想&＃39;,&＃39;2088-08-01&＃39;,&＃39;1&＃39;);
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,&＃39;solr编程思想&＃39;,&＃39;2088-08-08&＃39;,&＃39;0&＃39;);
​
​
​
CREATE TABLE &＃96;tb_user&＃96; (
&＃96;id&＃96; INT(11) auto_increment,
&＃96;name&＃96; VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (&＃96;id&＃96;)
) ENGINE&＃61;myisam DEFAULT CHARSET&＃61;utf8 ;
​
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,&＃39;令狐冲&＃39;);
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,&＃39;田伯光&＃39;);
​

客户端 一 &＃xff1a;

1&＃xff09;获得tb_book 表的读锁

lock table tb_book read;

2&＃xff09; 执行查询操作

select * from tb_book;

可以正常执行 &＃xff0c; 查询出数据。

客户端 二 &＃xff1a;

3&＃xff09; 执行查询操作

select * from tb_book;

客户端 一 &＃xff1a;

4&＃xff09;查询未锁定的表

select name from tb_seller;

客户端 二 &＃xff1a;

5&＃xff09;查询未锁定的表

select name from tb_seller;

可以正常查询出未锁定的表&＃xff1b;

客户端 一 &＃xff1a;

6&＃xff09; 执行插入操作

insert into tb_book values(null,&＃39;Mysql高级&＃39;,&＃39;2088-01-01&＃39;,&＃39;1&＃39;);

执行插入&＃xff0c; 直接报错 &＃xff0c; 由于当前tb_book 获得的是 读锁&＃xff0c; 不能执行更新操作。

客户端 二 &＃xff1a;

7&＃xff09; 执行插入操作

insert into tb_book values(null,&＃39;Mysql高级&＃39;,&＃39;2088-01-01&＃39;,&＃39;1&＃39;);

当在客户端一中释放锁指令 unlock tables 后 &＃xff0c; 客户端二中的 inesrt 语句 &＃xff0c; 立即执行 &＃xff1b;

5.2.3 写锁案例

客户端 一 :

1&＃xff09;获得tb_book 表的写锁

lock table tb_book write ;

2&＃xff09;执行查询操作

select * from tb_book ;

查询操作执行成功&＃xff1b;

3&＃xff09;执行更新操作

update tb_book set name &＃61; &＃39;java编程思想&＃xff08;第二版&＃xff09;&＃39; where id &＃61; 1;

更新操作执行成功 &＃xff1b;

客户端 二 :

4&＃xff09;执行查询操作

select * from tb_book ;

当在客户端一中释放锁指令 unlock tables 后 &＃xff0c; 客户端二中的 select 语句 &＃xff0c; 立即执行 &＃xff1b;

5.2.4 结论

锁模式的相互兼容性如表中所示&＃xff1a;

由上表可见&＃xff1a;

​ 1&＃xff09; 对MyISAM 表的读操作&＃xff0c;不会阻塞其他用户对同一表的读请求&＃xff0c;但会阻塞对同一表的写请求&＃xff1b;

​ 2&＃xff09; 对MyISAM 表的写操作&＃xff0c;则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作&＃xff1b;

​ 简而言之&＃xff0c;就是读锁会阻塞写&＃xff0c;但是不会阻塞读。而写锁&＃xff0c;则既会阻塞读&＃xff0c;又会阻塞写。

此外&＃xff0c;MyISAM 的读写锁调度是写优先&＃xff0c;这也是MyISAM不适合做写为主的表的存储引擎的原因。因为写锁后&＃xff0c;其他线程不能做任何操作&＃xff0c;大量的更新会使查询很难得到锁&＃xff0c;从而造成永远阻塞。

5.2.5 查看锁的争用情况

show open tables&＃xff1b;

In_user : 表当前被查询使用的次数。如果该数为零&＃xff0c;则表是打开的&＃xff0c;但是当前没有被使用。

Name_locked&＃xff1a;表名称是否被锁定。名称锁定用于取消表或对表进行重命名等操作。

show status like &＃39;Table_locks%&＃39;;

Table_locks_immediate &＃xff1a; 指的是能够立即获得表级锁的次数&＃xff0c;每立即获取锁&＃xff0c;值加1。

Table_locks_waited &＃xff1a; 指的是不能立即获取表级锁而需要等待的次数&＃xff0c;每等待一次&＃xff0c;该值加1&＃xff0c;此值高说明存在着较为严重的表级锁争用情况。

5.3 InnoDB 行锁

5.3.1 行锁介绍

行锁特点 &＃xff1a;偏向InnoDB 存储引擎&＃xff0c;开销大&＃xff0c;加锁慢&＃xff1b;会出现死锁&＃xff1b;锁定粒度最小&＃xff0c;发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。

InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点&＃xff1a;一是支持事务&＃xff1b;二是 采用了行级锁。

5.3.2 背景知识

事务及其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个特性&＃xff0c;简称为事务ACID属性。

并发事务处理带来的问题

事务隔离级别

为了解决上述提到的事务并发问题&＃xff0c;数据库提供一定的事务隔离机制来解决这个问题。数据库的事务隔离越严格&＃xff0c;并发副作用越小&＃xff0c;但付出的代价也就越大&＃xff0c;因为事务隔离实质上就是使用事务在一定程度上“串行化” 进行&＃xff0c;这显然与“并发” 是矛盾的。

数据库的隔离级别有4个&＃xff0c;由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable&＃xff0c;这四个级别可以逐个解决脏写、脏读、不可重复读、幻读这几类问题。

备注 &＃xff1a; √ 代表可能出现 &＃xff0c; × 代表不会出现 。

Mysql 的数据库的默认隔离级别为 Repeatable read &＃xff0c; 查看方式&＃xff1a;

show variables like &＃39;tx_isolation&＃39;;


5.3.3 InnoDB 的行锁模式

InnoDB 实现了以下两种类型的行锁。

• 共享锁&＃xff08;S&＃xff09;&＃xff1a;又称为读锁&＃xff0c;简称S锁&＃xff0c;共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁&＃xff0c;都能访问到数据&＃xff0c;但是只能读不能修改。

• 排他锁&＃xff08;X&＃xff09;&＃xff1a;又称为写锁&＃xff0c;简称X锁&＃xff0c;排他锁就是不能与其他锁并存&＃xff0c;如一个事务获取了一个数据行的排他锁&＃xff0c;其他事务就不能再获取该行的其他锁&＃xff0c;包括共享锁和排他锁&＃xff0c;但是获取排他锁的事务是可以对数据就行读取和修改。

对于UPDATE、DELETE和INSERT语句&＃xff0c;InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁&＃xff08;X)&＃xff1b;

对于普通SELECT语句&＃xff0c;InnoDB不会加任何锁&＃xff1b;

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&＃xff08;S&＃xff09;&＃xff1a;SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE
排他锁&＃xff08;X) &＃xff1a;SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE


5.3.4 案例准备工作

create table test_innodb_lock(
id int(11),
name varchar(16),
sex varchar(1)
)engine &＃61; innodb default charset&＃61;utf8;
​
insert into test_innodb_lock values(1,&＃39;100&＃39;,&＃39;1&＃39;);
insert into test_innodb_lock values(3,&＃39;3&＃39;,&＃39;1&＃39;);
insert into test_innodb_lock values(4,&＃39;400&＃39;,&＃39;0&＃39;);
insert into test_innodb_lock values(5,&＃39;500&＃39;,&＃39;1&＃39;);
insert into test_innodb_lock values(6,&＃39;600&＃39;,&＃39;0&＃39;);
insert into test_innodb_lock values(7,&＃39;700&＃39;,&＃39;0&＃39;);
insert into test_innodb_lock values(8,&＃39;800&＃39;,&＃39;1&＃39;);
insert into test_innodb_lock values(9,&＃39;900&＃39;,&＃39;1&＃39;);
insert into test_innodb_lock values(1,&＃39;200&＃39;,&＃39;0&＃39;);
​
create index idx_test_innodb_lock_id on test_innodb_lock(id);
create index idx_test_innodb_lock_name on test_innodb_lock(name);

5.3.5 行锁基本演示

5.3.6 无索引行锁升级为表锁

如果不通过索引条件检索数据&＃xff0c;那么InnoDB将对表中的所有记录加锁&＃xff0c;实际效果跟表锁一样。

查看当前表的索引 &＃xff1a; show index from test_innodb_lock ;

由于 执行更新时 &＃xff0c; name字段本来为varchar类型&＃xff0c; 我们是作为数组类型使用&＃xff0c;存在类型转换&＃xff0c;索引失效&＃xff0c;最终行锁变为表锁 &＃xff1b;

5.3.7 间隙锁危害

当我们用范围条件&＃xff0c;而不是使用相等条件检索数据&＃xff0c;并请求共享或排他锁时&＃xff0c;InnoDB会给符合条件的已有数据进行加锁&＃xff1b; 对于键值在条件范围内但并不存在的记录&＃xff0c;叫做 "间隙&＃xff08;GAP&＃xff09;" &＃xff0c; InnoDB也会对这个 "间隙" 加锁&＃xff0c;这种锁机制就是所谓的 间隙锁&＃xff08;Next-Key锁&＃xff09; 。

示例 &＃xff1a;

5.3.8 InnoDB 行锁争用情况

show status like &＃39;innodb_row_lock%&＃39;;

Innodb_row_lock_current_waits: 当前正在等待锁定的数量
Innodb_row_lock_time: 从系统启动到现在锁定总时间长度
Innodb_row_lock_time_avg:每次等待所花平均时长
Innodb_row_lock_time_max:从系统启动到现在等待最长的一次所花的时间
Innodb_row_lock_waits: 系统启动后到现在总共等待的次数
当等待的次数很高&＃xff0c;而且每次等待的时长也不小的时候&＃xff0c;我们就需要分析系统中为什么会有如此多的等待&＃xff0c;然后根据分析结果着手制定优化计划。


5.3.9 总结

InnoDB存储引擎由于实现了行级锁定&＃xff0c;虽然在锁定机制的实现方面带来了性能损耗可能比表锁会更高一些&＃xff0c;但是在整体并发处理能力方面要远远由于MyISAM的表锁的。当系统并发量较高的时候&＃xff0c;InnoDB的整体性能和MyISAM相比就会有比较明显的优势。

但是&＃xff0c;InnoDB的行级锁同样也有其脆弱的一面&＃xff0c;当我们使用不当的时候&＃xff0c;可能会让InnoDB的整体性能表现不仅不能比MyISAM高&＃xff0c;甚至可能会更差。

优化建议&＃xff1a;

• 尽可能让所有数据检索都能通过索引来完成&＃xff0c;避免无索引行锁升级为表锁。

• 合理设计索引&＃xff0c;尽量缩小锁的范围

• 尽可能减少索引条件&＃xff0c;及索引范围&＃xff0c;避免间隙锁

• 尽量控制事务大小&＃xff0c;减少锁定资源量和时间长度

• 尽可使用低级别事务隔离&＃xff08;但是需要业务层面满足需求&＃xff09;