MySQL的锁

根据原文整理(http://www.cnblogs.com/chenqionghe/p/4845693.html)

锁是计算机协调多个进程或纯线程并发访问某一资源的机制。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所在有数据库必须解决的一个问题，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

MySQL的锁分类

MYSQL的锁分为表级锁、页面锁和行级锁。除InnoDB和BDB之外，对所有存储引擎， MySQL使用表锁定。
表级锁：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。
行级锁：开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度也最高。
页面锁：开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般

一. MyISAM引擎的锁

1. 分类

MyISAM的锁分为：表共享锁（Table Read Lock）和表独占写锁（Table Write Lock）。
- 表读锁：不会阻塞其他线程对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；
- 表写锁：会阻塞其他线程对同一表的读和写操作；
注: MyISAM表的读操作和写操作之间，以及写操作之间是串行的。也就是说，当一个线程获得对一个表的读锁后，其他的读操作可以并发执行，而其他线程的写操作就会等待；而当一个线程获得写锁后，其他线程的读、写操作都会等待，直到锁被释放为止。

2.使用

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

例如，有一个订单表orders，其中记录有订单的总金额total，同时还有一个订单明细表order_detail，其中记录有订单每一产品的金额小计subtotal，假设我们需要检查这两个表的金额合计是否相等，可能就需要执行如下两条SQL：

SELECT SUM(total) FROM orders;SELECT SUM(subtotal) FROM order_detail;

这时，如果不先给这两个表加锁，就可能产生错误的结果，因为第一条语句执行过程中，order_detail表可能已经发生了改变。因此，正确的方法应该是：

LOCK tables orders read local,order_detail read local;SELECT SUM(total) FROM orders;SELECT SUM(subtotal) FROM order_detail;Unlock tables;

说明:
上面的例子在LOCK TABLES时加了‘local’选项，其作用就是在满足MyISAM表并发插入条件的情况下，允许其他用户在表尾插入记录
MySQL支持锁升级。也就是说，在执行LOCK TABLES后，只能访问显式加锁的这些表，不能访问未加锁的表；同时，如果加的是读锁，那么只能执行查询操作，而不能执行更新操作。
当使用LOCK TABLES时，不仅需要一次锁定用到的所有表，而且同一个表在SQL语句中出现多少次，就要通过与SQL语句中相同的别名锁多少次，否则也会出错！MySQL会一次性获得SQL语句所需要的全部锁。这也正是MyISAM表不会出现死锁（Deadlock Free）的原因。

3. 并发插入

在一定条件下，MyISAM也支持查询和操作的并发进行。
MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert，专门用以控制其并发插入的行为。
- concurrent_insert设置为0时，不允许并发插入。
- concurrent_insert设置为1时，如果MyISAM允许在一个读表的同时，另一个进程从表尾插入记录。这也是MySQL的默认设置。
- concurrent_insert设置为2时，无论MyISAM表中有没有空洞，都允许在表尾插入记录，都允许在表尾并发插入记录。

4. 锁的调度

MyISAM存储引擎的读和写锁是互斥，读和写的操作是串行的。那么，一个进程请求某个MyISAM表的读锁，同时另一个进程也请求同一表的写锁，MySQL如何处理呢？答案是写进程先获得锁。不仅如此，即使读进程先请求先到锁等待队列，写请求后到，写锁也会插到读请求之前！因此MyISAM表不太适合于有大量更新操作和查询操作应用，因为大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁。幸好我们可以通过一些设置来调节MyISAM的调度行为。
降低写操作优先级：
- 通过指定启动参数low-priority-updates，使MyISAM引擎默认给予读请求以优先的权利。
- 通过执行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1，使该连接发出的更新请求优先级降低。
- 通过指定INSERT、UPDATE、DELETE语句的LOW_PRIORITY属性，降低该语句的优先级。
设置最大写值：
MySQL也提供了一种折中的办法来调节读写冲突，即给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值，当一个表的读锁达到这个值后，MySQL变暂时将写请求的优先级降低，给读进程一定获得锁的机会。
还要强调一点：一些需要长时间运行的查询操作，也会使写进程“饿死”！因此，应用中应尽量避免出现长时间运行的查询操作，不要总想用一条SELECT语句来解决问题。因为这种看似巧妙的SQL语句，往往比较复杂，执行时间较长，在可能的情况下可以通过使用中间表等措施对SQL语句做一定的“分解”，使每一步查询都能在较短时间完成，从而减少锁冲突。如果复杂查询不可避免，应尽量安排在数据库空闲时段执行，比如一些定期统计可以安排在夜间执行。

二. InnoDB引擎的锁

InnoDB与MyISAM的最大不同有两点：一是支持事务（TRANSACTION）；二是采用了行级锁。

1. 事务

特性

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元，事务具有4属性，通常称为事务的ACID属性。
- 原性性（Actomicity）：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，以操持完整性；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）：两个获多事务同时修改同一数据时，后面的更新覆盖了前面事务的更新。
- 脏读（Dirty Reads）：一个事务读取了另一个事务未提交的修改。
- 不可重复读（Non-Repeatable Reads）：一个事务中两次读取同一数据，结果不同。因为在这两次读取之间，有另一个事务对数据进行了修改。
- 幻读（Phantom Reads）：一个事务按相同的查询条件两次检索数据，在第二次检索时发现其他事务插入了满足其查询条件的，在第一次检索时未发现的新数据。

并发事务的解决

“更新丢失”应该是完全避免的，但防止更新丢失，并不能单靠数据库事务控制器来解决，需要应用程序对要更新的数据加必要的锁来解决，因此，防止更新丢失应该是应用的责任。
“脏读”、“不可重复读”和“幻读”，其实都是数据库读一致性问题，必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。数据库实现事务隔离的方式，基本可以分为以下两种。
一种是在读取数据前，对其加锁，阻止其他事务对数据进行修改。
另一种是不用加任何锁，通过一定机制生成一个数据请求时间点的一致性数据快照（Snapshot），并用这个快照来提供一定级别（语句级或事务级）的一致性读取。从用户的角度，好像是数据库可以提供同一数据的多个版本，因此，这种技术叫做数据多版本并发控制（ＭultiVersion Concurrency Control，简称MVCC或MCC），也经常称为多版本数据库。
为了解决“隔离”与“并发”的矛盾，ISO/ANSI SQL92定义了４个事务隔离级别，每个级别的隔离程度不同，允许出现的副作用也不同，应用可以根据自己业务逻辑要求，通过选择不同的隔离级别来平衡＂隔离＂与＂并发＂的矛盾

2. 锁分类

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）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同的数据集共享读锁和排他写锁。

表锁：
意向共享锁（IS）：事务打算给数据行共享锁，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。

如果一个事务请求的锁模式与当前的锁兼容，InnoDB就请求的锁授予该事务；反之，如果两者两者不兼容，该事务就要等待锁释放。

3. 行锁的实现方式

InnoDB行锁是通过索引上的索引项来实现的，只有通过索引条件检索数据，InnoDB才会使用行级锁，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。

4. 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机制的影响，以及不同隔离级别下InnoDB使用间隙锁的情况。
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。

5. 何时用表锁

对于InnoDB表，在绝大部分情况下都应该使用行级锁，因为事务和行锁往往是我们之所以选择InnoDB表的理由。但在个另特殊事务中，也可以考虑使用表级锁。

第一种情况是：事务需要更新大部分或全部数据，表又比较大，如果使用默认的行锁，不仅这个事务执行效率低，而且可能造成其他事务长时间锁等待和锁冲突，这种情况下可以考虑使用表锁来提高该事务的执行速度。
第二种情况是：事务涉及多个表，比较复杂，很可能引起死锁，造成大量事务回滚。这种情况也可以考虑一次性锁定事务涉及的表，从而避免死锁、减少数据库因事务回滚带来的开销。
当然，应用中这两种事务不能太多，否则，就应该考虑使用ＭyISAＭ表。
在InnoDB下 ，使用表锁要注意以下两点。
（１）使用LOCK TALBES虽然可以给InnoDB加表级锁，但必须说明的是，表锁不是由InnoDB存储引擎层管理的，而是由其上一层ＭySQL Server负责的，仅当autocommit=0、innodb_table_lock=1（默认设置）时，InnoDB层才能知道MySQL加的表锁，ＭySQL Server才能感知InnoDB加的行锁，这种情况下，InnoDB才能自动识别涉及表级锁的死锁；否则，InnoDB将无法自动检测并处理这种死锁。
（２）在用LOCAK TABLES对InnoDB锁时要注意，要将AUTOCOMMIT设为0，否则ＭySQL不会给表加锁；事务结束前，不要用UNLOCAK TABLES释放表锁，因为UNLOCK TABLES会隐含地提交事务；COMMIT或ROLLBACK产不能释放用LOCAK TABLES加的表级锁，必须用UNLOCK TABLES释放表锁，正确的方式见如下语句。
例如，如果需要写表t1并从表t读，可以按如下做：

SET AUTOCOMMIT=0;LOCAK TABLES t1 WRITE, t2 READ, ...;[do something with tables t1 and here];COMMIT;UNLOCK TABLES;

6. 死锁

在InnoDB中，除单个SQL组成的事务外，锁是逐步获得的，这就决定了InnoDB发生死锁是可能的。
发生死锁后，InnoDB一般都能自动检测到，并使一个事务释放锁并退回，另一个事务获得锁，继续完成事务。但在涉及外部锁，或涉及锁的情况下，InnoDB并不能完全自动检测到死锁，这需要通过设置锁等待超时参数innodb_lock_wait_timeout来解决。需要说明的是，这个参数并不是只用来解决死锁问题，在并发访问比较高的情况下，如果大量事务因无法立即获取所需的锁而挂起，会占用大量计算机资源，造成严重性能问题，甚至拖垮数据库。我们通过设置合适的锁等待超时阈值，可以避免这种情况发生。
通常来说，死锁都是应用设计的问题，通过调整业务流程、数据库对象设计、事务大小、以及访问数据库的SQL语句，绝大部分都可以避免。
下面就通过实例来介绍避免几种死锁的方法：
(１)如果两个session访问两个表的顺序不同，发生死锁的机会就非常高！因此在应用中，如果不同的程序会并发存取多个表，应尽量约定以相同的顺序为访问表，这样可以大大降低产生死锁的机会。
（2）在程序以批量方式处理数据的时候，如果事先对数据排序，保证每个线程按固定的顺序来处理记录，也可以大大降低死锁的可能。
（3）在事务中，如果要更新记录，应该直接申请足够级别的锁，即排他锁，而不应该先申请共享锁，更新时再申请排他锁，甚至死锁。
（4）在REPEATEABLE-READ隔离级别下，如果两个线程同时对相同条件记录用SELECT…ROR UPDATE加排他锁，在没有符合该记录情况下，两个线程都会加锁成功。程序发现记录尚不存在，就试图插入一条新记录，如果两个线程都这么做，就会出现死锁。这种情况下，将隔离级别改成READ COMMITTED，就可以避免问题。
（5）当隔离级别为READ COMMITED时，如果两个线程都先执行SELECT…FOR UPDATE，判断是否存在符合条件的记录，如果没有，就插入记录。此时，只有一个线程能插入成功，另一个线程会出现锁等待，当第１个线程提交后，第２个线程会因主键重出错，但虽然这个线程出错了，却会获得一个排他锁！这时如果有第３个线程又来申请排他锁，也会出现死锁。对于这种情况，可以直接做插入操作，然后再捕获主键重异常，或者在遇到主键重错误时，总是执行ROLLBACK释放获得的排他锁。

如果出现死锁，可以用SHOW INNODB STATUS命令来确定最后一个死锁产生的原因和改进措施。

总结

ＭyISAM的表：
（1）读锁之间并行；读锁和写锁，及写锁之间是串行的。
（2）在一定条件下，ＭyISAM允许查询和插入并发执行，我们可以利用这一点来解决应用中对同一表和插入的锁争用问题。
（3）默认的锁调度机制是写优先，这并不一定适合所有应用，用户可以通过设置LOW_PRIPORITY_UPDATES参数，或在INSERT、UPDATE、DELETE语句中指定LOW_PRIORITY选项来调节读写锁的争用。
（4）由于表锁的锁定粒度大，读写之间又是串行的，因此，如果更新操作较多，ＭyISAM表可能会出现严重的锁等待，可以考虑采用InnoDB表来减少锁冲突。

InnoDB表：
（1）InnoDB的行销是基于索引实现的，如果不通过索引访问数据，InnoDB会使用表锁。
（2）InnoDB间隙锁机制，以及InnoDB使用间隙锁的原因。
（3）在不同的隔离级别下，InnoDB的锁机制和一致性读策略不同。
（4）ＭySQL的恢复和复制对InnoDB锁机制和一致性读策略也有较大影响。
（5）锁冲突甚至死锁很难完全避免。
减少锁冲突和死锁的措施：
- 尽量使用较低的隔离级别
- 精心设计索引，并尽量使用索引访问数据，使加锁更精确，从而减少锁冲突的机会。
- 选择合理的事务大小，小事务发生锁冲突的几率也更小。
- 给记录集显示加锁时，最好一次性请求足够级别的锁。比如要修改数据的话，最好直接申请排他锁，而不是先申请共享锁，修改时再请求排他锁，这样容易产生死锁。
- 不同的程序访问一组表时，应尽量约定以相同的顺序访问各表，对一个表而言，尽可能以固定的顺序存取表中的行。这样可以大减少死锁的机会。
- 尽量用相等条件访问数据，这样可以避免间隙锁对并发插入的影响。
- 不要申请超过实际需要的锁级别；除非必须，查询时不要显示加锁。
- 对于一些特定的事务，可以使用表锁来提高处理速度或减少死锁的可能。