【MySQL进阶】锁

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🍎🍎锁的定义🍎🍎

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。在数据库中，除传统的计算资源（CPU、RAM、I/O）的争用以外，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，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，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

MySQL中按照锁的粒度划分

全局锁：锁定数据库中的所有表。
表级锁：每次操作锁住整张表。
行级锁：每次操作锁住对应的行数据。

🍎🍎全局锁🍎🍎

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，以及更新操作的事务提交语句都将被阻塞。
其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。

为什么做数据库的备份时就需要加全局锁呢?

首先我们举个栗子:
比如我们此时数据库有两个表 tb_stock 和 tb_order
在数据备份时我们对 tb_stock 进行了备份操作
在业务执行执行中用户下了一个订单，此时需要在 tb_order 中新增订单，然后在 tb_stock 中进行扣减库存操作。

此时我们就会发现，已经备份的库存表 tb_stock 中的库存是还未扣减完的数据，所以在对数据库进行备份时需要对该数据库上一把锁 — 全局锁
对数据库进行进行逻辑备份之前，先对整个数据库加上全局锁，一旦加了全局锁之后，其他的DDL、DML全部都处于阻塞状态，但是可以执行DQL语句，也就是处于只读状态，而数据备份就是查询操作。
那么数据在进行逻辑备份的过程中，数据库中的数据就是不会发生变化的，这样就保证了数据的一致性和完整性。

🍎🍎语法🍎🍎

1. 加全局锁

flush tables with read lock;

2. 数据备份

mysqldump -u root –p 123456 databaseName > myDatabase.sql;

3. 释放锁

unlock tables ;

🍎🍎特点🍎🍎

数据库中加全局锁，是一个比较重要的操作，存在以下问题：

如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。
如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志（binlog），会导
致主从延迟

在InnoDB引擎中，我们可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁的一致
性数据备份。
--single-transaction参数的作用，设置事务的隔离级别为可重复读，即REPEATABLE READ，这样能保证在一个事务中所有相同的查询读取到同样的数据，也就大概保证了在dump期间，如果其他innodb引擎的线程修改了表的数据并提交，对该dump线程的数据并无影响，在这期间不会锁表。

mysqldump  -u root -ppassword databaseName > D:/myDatabase.sql --single-transaction

🍎🍎表级锁🍎🍎

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM、InnoDB、BDB等存储引擎中

对于表级锁，主要分为以下三类：

表锁
元数据锁（meta data lock，MDL）
意向锁

一、对于表锁，主要分为两类:

表共享读锁（read lock）
表独占写锁（write lock）

🍎🍎语法🍎🍎

1. 加锁

lock tables 表名... read/write;

2. 释放锁

unlock tables;

🍎🍎特点🍎🍎

读锁不会阻塞其他客户端的读，但是会阻塞写。写锁既会阻塞其他客户端的读，又会阻塞
其他客户端的写。

二、元数据锁

meta data lock , 元数据锁，简写MDL。
MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。为了避免DML与DDL冲突，保证读写的正确性。
这里的元数据，大家可以简单理解为就是一张表的表结构。也就是说，某一张表涉及到未提交的事务时，是不能够修改这张表的表结构的。
在MySQL5.5中引入了MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁(共享)；当对表结构进行变更操作的时候，加MDL写锁(排他)

常见的SQL操作时，所添加的元数据锁：

小结:

当执行SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE等语句时，添加的是元数据共享锁（SHARED_READ / SHARED_WRITE），之间是兼容的
当执行SELECT语句时，添加的是元数据共享锁（SHARED_READ），会阻塞元数据排他锁
（EXCLUSIVE），之间是互斥的。

我们可以通过下面的SQL，来查看数据库中的元数据锁的情况：

select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from
performance_schema.metadata_locks ;

三、意向锁

为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。

假如没有意向锁，客户端一对表加了行锁后，客户端二如何给表加表锁呢，来通过示意图简单分析一
下：

首先客户端一，开启一个事务，然后执行DML操作，在执行DML语句时，会对涉及到的行加行锁。
当客户端二，想对这张表加表锁时，会检查当前表是否有对应的行锁，如果没有，则添加表锁，此时就会从第一行数据，检查到最后一行数据，效率较低。

有了意向锁之后

客户端一，在执行DML操作时，会对涉及的行加行锁，同时也会对该表加上意向锁。
而其他客户端，在对这张表加表锁的时候，会根据该表上所加的意向锁来判定是否可以成功加表锁，而不用逐行判断行锁情况了。

意向锁分类

意向共享锁(IS): 由语句select … lock in share mode添加。与表锁共享锁
(read)兼容，与表锁排他锁(write)互斥。
意向排他锁(IX): 由insert、update、delete、select…for update添加。与表锁共
享锁(read)及排他锁(write)都互斥，意向锁之间不会互斥。

一旦事务提交了，意向共享锁、意向排他锁，都会自动释放。

特点:

意向共享锁与表读锁是兼容的
意向排他锁与表读锁、写锁都是互斥的

🍎🍎行级锁🍎🍎

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在InnoDB存储引擎中。

分类如下:

InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：

行锁（Record Lock）：锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete。在RC、RR隔离级别下都支持。
间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。
临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap。在RR隔离级别下支持。

行锁

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它锁。
排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

常见的SQL语句，在执行时，所加的行锁如下：

在这里插入图片描述

小结:

默认情况下，InnoDB在 REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用 next-key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。
针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。
InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，此时就会升级为表锁。

普通的select语句，执行时，不会加锁。
select…lock in share mode，加共享锁，共享锁与共享锁之间兼容。共享锁与排他锁之间互斥。
排它锁与排他锁之间互斥
无索引行锁升级为表锁

间隙锁 & 临键锁

默认情况下，InnoDB在 REPEATABLE READ事务隔离级别运行，InnoDB使用 next-key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。
索引上的等值查询(唯一索引)，给不存在的记录加锁时, 优化为间隙锁。
索引上的等值查询(非唯一普通索引)，向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-keylock 退化为间隙锁。
索引上的范围查询(唯一索引) 会访问到不满足条件的第一个值为止。