mysql数据库锁机制&乐观锁&悲观锁(共享锁| 排它锁)&行级锁(共享锁| 排它锁)&表锁&死锁

数据库锁机制

1.锁的概念

首先我们先了解下什么是数据库锁,

锁是事务对某个数据库中的资源(如表和记 录)存取前,先向系统提出请求,封锁该资源,

事务获得锁后,即取得对数据的控制权,在事务释放它的锁之前,其他事务不能更新此数据。当事务撤消后,释放被锁定的资源。

2.为什么要锁?

数据库是一个多用户使用的共享资源,比如一个用户表 t_user,浏览器前面的两个人登录了同个一个账号,把电话号码改了。
当多个用户并发地存取数据时,在数据库中就会产生多个事务同时存取同一数据的情况。
若对并发操作不加控制就可能会读取和存储不正确的数据,破坏数据库的一致性(脏读,不可重复读,幻读等),可能产生死锁。

为了解决这个问题,加锁是一个非常重要的技术,对实现数据库并发控制是一个好的方案。简单说,当一个执行sql语句的事务想要操作表记录之前,先向数据库发出请求,对你访问的记录集加锁,在这个事务释放这个锁之前,其他事务不能对这些数据进行更新操作。

3.锁要解决的问题

多用户环境下保证数据库完整性和一致性

4.分类

mysql数据库锁机制&乐观锁&悲观锁(共享锁| 排它锁)&行级锁(共享锁| 排它锁)&表锁&死锁_第1张图片

  • 行级锁
  • 行级锁是Mysql中锁定粒度最细的一种锁,表示只针对当前操作的行进行加锁。行级锁能大大减少数据库操作的冲突。其加锁粒度最小,但加锁的开销也最大。行级锁分为共享锁和排他锁。
  • 特点:
  • 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。

  • 表级锁
  • 表级锁是MySQL中锁定粒度最大的一种锁,表示对当前操作的整张表加锁,它实现简单,资源消耗较少,被大部分MySQL引擎支持。最常使用的MYISAM与INNODB都支持表级锁定。表级锁定分为表共享读锁(共享锁)与表独占写锁(排他锁)。
  • 特点:
  • 开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发出锁冲突的概率最高,并发度最低。

  • 页级锁
  • 页级锁是MySQL中锁定粒度介于行级锁和表级锁中间的一种锁。表级锁速度快,但冲突多,行级冲突少,但速度慢。所以取了折衷的页级,一次锁定相邻的一组记录。BDB支持页级锁。
  • 特点:
  • 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。

5.MySQL常用存储引擎的锁机制

  1. MyISAM和MEMORY:采用表级锁(table-level locking)。
  2. BDB:采用页面锁(page-level locking)或表级锁,默认为页面锁。
  3. InnoDB:支持行级锁(row-level locking)和表级锁,默认为行级锁。

!!!注意:InnoDB行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的,InnoDB这种行锁实现特点意味着:只有通过索引条件检索数据,InnoDB才使用行级锁,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。

行级锁都是基于索引的,如果一条SQL语句用不到索引是不会使用行级锁的,会使用表级锁。
行级锁的缺点是:由于需要请求大量的锁资源,所以速度慢,内存消耗大。

接下来关于锁的内容提前声明

MySQL/InnoDB的加锁,一直是一个面试中常问的话题。例如,数据库如果有高并发请求,如何保证数据完整性?产生死锁问题如何排查并解决?

!!!注:MySQL是一个支持插件式存储引擎的数据库系统。本文下面的所有介绍,都是基于InnoDB存储引擎,其他引擎的表现,会有较大的区别。

MySQL给开发者提供了查询存储引擎的功能,我这里使用的是MySQL5.6.38,查看存储引擎:

SHOW ENGINES

查看版本:

select @@version

一、乐观锁

1.定义

乐观锁不是数据库自带的,需要我们自己去实现。乐观锁是指操作数据库时(更新操作),想法很乐观,认为这次的操作不会导致冲突,在操作数据时,并不进行任何其他的特殊处理(也就是不加锁),而在进行更新后,再去判断是否有冲突了。

2.实现方式

用数据版本(Version)记录机制实现,这是乐观锁最常用的一种实现方式。
何谓数据版本?即为数据增加一个版本标识,一般是通过为数据库表增加一个数字类型的 “version” 字段来实现

具体实现:在表中的数据进行操作时(更新),先给数据表加一个版本(version)字段,每操作一次,将那条记录的版本号加1。
也就是先查询出那条记录,获取出version字段,如果要对那条记录进行操作(更新),则先判断此刻version的值是否与刚刚查询出来时的version的值相等,如果相等,则说明这段期间,没有其他程序对其进行操作,则可以执行更新,将version字段的值加1;如果更新时发现此刻的version值与刚刚获取出来的version的值不相等,则说明这段期间已经有其他程序对其进行操作了,则不进行更新操作。

3.举例

下单操作包括3步骤:

1.查询出商品信息

select (id,status,version) from t_goods where id=#{id}

2.根据商品信息生成订单

3.修改商品status为2

update t_goods 

set status=2,version=version+1

where id=#{id} and version=#{version};

除了自己手动实现乐观锁之外,现在网上许多框架已经封装好了乐观锁的实现,如hibernate,需要时,可能自行搜索"hiberate 乐观锁"试试看。

二、悲观锁

1.概念

与乐观锁相对应的就是悲观锁了。悲观锁就是在操作数据时,认为此操作会出现数据冲突,所以在进行每次操作时都要通过获取锁才能进行对相同数据的操作,这点跟java中的synchronized
(同步)很相似,所以悲观锁需要耗费较多的时间。另外与乐观锁相对应的,悲观锁是由数据库自己实现了的,要用的时候,我们直接调用数据库的相关语句就可以了。

2.分类

说到这里,由悲观锁涉及到的另外两个锁概念就出来了,它们就是共享锁排它锁。共享锁和排它锁是悲观锁的不同的实现,它俩都属于悲观锁的范畴。

3.举例

(使用排它锁 举例)

要使用悲观锁,我们必须关闭mysql数据库的自动提交属性,因为MySQL默认使用autocommit模式,也就是说,当你执行一个更新操作后,MySQL会立刻将结果进行提交。
使用命令设置MySQL为非autocommit模式

set autocommit=0;
# 1. 开始事务

begin;/begin work;/start transaction; (三者选一就可以)

# 2. 查询表信息

select status from TABLE where id=1 for update;

# 3. 插入一条数据

insert into TABLE (id,value) values (2,2);

# 4. 修改数据为

update TABLE set value=2 where id=1;

# 5. 提交事务

commit;/commit work;

2-1:排它锁

排他锁 exclusive lock(也叫writer lock)又称写锁。

若事务 1 对数据对象A加上X锁,事务 1 可以读A也可以修改A,其他事务不能再对A加任何锁,直到事物 1 释放A上的锁。这保证了其他事务在事物 1 释放A上的锁之前不能再读取和修改A。排它锁会阻塞所有的排它锁和共享锁。

读取为什么要加读锁呢:防止数据在被读取的时候被别的线程加上写锁。

使用方式:在需要执行的语句后面加上for update

2-2:共享锁

共享锁又称读锁 read lock,是读取操作创建的锁。其他用户可以并发读取数据,但任何事务都不能对数据进行修改(获取数据上的排他锁),直到已释放所有共享锁。

如果事务T对数据A加上共享锁后,则其他事务只能对A再加共享锁,不能加排他锁。获得共享锁的事务只能读数据,不能修改数据。
打开第一个查询窗口:

begin;/begin work;/start transaction;  (三者选一就可以)

SELECT * from TABLE where id = 1  lock in share mode;

然后在另一个查询窗口中,对id为1的数据进行更新:

update TABLE set name="www.souyunku.com" where id =1;

此时,操作界面进入了卡顿状态,过了超时间,提示错误信息

如果在超时前,执行 commit,此更新语句就会成功

[SQL]update  test_one set name="www.souyunku.com" where id =1;
[Err] 1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

加上共享锁后,也提示错误信息:

update test_one set name="www.souyunku.com" where id =1 lock in share mode;
[SQL]update  test_one set name="www.souyunku.com" where id =1 lock in share mode;
[Err] 1064 - You have an error in your SQL syntax; 
check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'lock in share mode' at line 1

在查询语句后面增加 LOCK IN SHARE MODE,Mysql会对查询结果中的每行都加共享锁,当没有其他线程对查询结果集中的任何一行使用排他锁时,可以成功申请共享锁,否则会被阻塞。其他线程也可以读取使用了共享锁的表,而且这些线程读取的是同一个版本的数据。

加上共享锁后,对于update,insert,delete语句会自动加排它锁。

三、行级锁

1.概念

行锁由字面意思理解,就是给某一行加上锁,也就是一条记录加上锁。

注意:行级锁都是基于索引的,如果一条SQL语句用不到索引是不会使用行级锁的,会使用表级锁。

由于对于表中,id字段为主键,就也相当于索引。执行加锁时,会将id这个索引为1的记录加上锁,那么这个锁就是行锁。

2.分类

行锁又分共享锁和排他锁。

2-1.共享锁

共享锁又叫做读锁,所有的事务只能对其进行读操作不能写操作,加上共享锁后在事务结束之前其他事务只能再加共享锁,除此之外其他任何类型的锁都不能再加了。

加锁方式:
在查询语句后面增加 LOCK IN SHARE MODE

SELECT * from TABLE where id = "1"  lock in share mode;  结果集的数据都会加共享锁

2-2.排他锁

若某个事务对某一行加上了排他锁,只能这个事务对其进行读写,在此事务结束之前,其他事务不能对其进行加任何锁,其他进程可以读取,不能进行写操作,需等待其释放。

加锁方式:在需要执行的语句后面加上for update

select status from TABLE where id=1 for update;

(可以参考之前演示的共享锁,排它锁语句。)

四、表锁

只有通过索引条件检索数据,InnoDB才使用行级锁,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。

行级锁都是基于索引的,如果一条SQL语句用不到索引是不会使用行级锁的,会使用表级锁。行级锁的缺点是:由于需要请求大量的锁资源,所以速度慢,内存消耗大。

五、死锁

1.概念

死锁(Deadlock)
所谓死锁:是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。
此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
由于资源占用是互斥的,当某个进程提出申请资源后,使得有关进程在无外力协助下,永远分配不到必需的资源而无法继续运行,这就产生了一种特殊现象死锁。

2.解除正在死锁状态的两种方法

方法一:

1.查询是否锁表

show OPEN TABLES where In_use > 0;

2.查询进程(如果您有SUPER权限,您可以看到所有线程。否则,您只能看到您自己的线程)

show processlist

3.杀死进程id(就是上面命令的id列)

kill id

方法二:

1.查看当前的事务

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;

2.查看当前锁定的事务

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;

3.查看当前等锁的事务

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS;

4.杀死进程

kill 进程ID

3.死锁如何产生

如果系统资源充足,进程的资源请求都能够得到满足,死锁出现的可能性就很低,否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。其次,进程运行推进顺序与速度不同,也可能产生死锁。

产生死锁的四个必要条件:

(1) 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
(2) 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
(3) 不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。
(4) 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

虽然不能完全避免死锁,但可以使死锁的数量减至最少。将死锁减至最少可以增加事务的吞吐量并减少系统开销,因为只有很少的事务回滚,而回滚会取消事务执行的所有工作。由于死锁时回滚而由应用程序重新提交。

4.如何降低死锁

下列方法有助于最大限度地降低死锁:

(1)按同一顺序访问对象。
(2)避免事务中的用户交互。
(3)保持事务简短并在一个批处理中。
(4)使用低隔离级别。
(5)使用绑定连接。

(参考博文:https://segmentfault.com/a/1190000015815061
https://www.cnblogs.com/xiaofengwang/p/11291944.html)

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