MySQL高级篇——锁
一、锁的分类
二、从数据操作的类型划分：读锁、写锁
在并发事务中读-读并不会引起什么问题。对于写-写、读-写、写-读可能会引起一些问题，需要使用mvcc或加锁解决。由于既要允许读-读情况不受影响，所以mysql实现了一个由两种类型的锁组成的锁系统来解决。通常被称为共享锁（Share Lock）和排他锁（Exclusive Lock），也叫读锁和写锁。
(1) 对记录加S锁
SELECT ... LOCK IN SHARE MODE;
或者
SELECT ... FOR SHARE;(8.0)
(2) 对记录加X锁
SELECT ... FOR UPDATE;(8.0)
在mysql5.7及之前版本，如果获取不到锁，会一直等待，直到innodb_lock_wait_timeout超时。在8.0中，如果后面加nowait、skip locked可以跳过等待，或者只返回没锁定的行。
三、从数据操作的粒度划分：表级锁、页级锁、行锁
锁定的数据范围越小，往往系统需要耗费更高的资源。所以数据库系统需要在高并发响应和系统性能两方面进行平衡，这样就产生了锁粒度的概念。
1. 表锁
该锁会锁定整张表，并不依赖存储引擎。表锁可以避免死锁问题，但是并发率大打折扣。
表锁分为：表级别的s锁、x锁、意向锁、自增锁、元数据锁
1.1 表级别的s锁、x锁
一般情况下，不会使用innodb存储引擎提供的表级s锁和x锁。在一些特殊情况下，比如崩溃恢复过程中用到。在系统遍历autocommit = 0,innodb_table_locks=1时，手动获取表锁方式未：
LOCK TABLES t READ
LOCK TABLES t WRITE
unlock tables : 解锁当前加锁的表
show open tables : 查看表当前是否加锁
1.2 意向锁
意向锁是一种表锁，它的存在是为了协调行锁和表锁关系的，它不与行锁冲突，表明某个事务正在某些行持有了锁。
意向锁分为意向共享锁（IS）和意向排他锁（IX）。
如果我们给某一行数据加上了排他锁，数据库会自动给更大一级的空间加上意向锁。
1.3 自增锁（AUTO-INC锁）
所有插入数据的方式总共分三类，分别是：
- Simple inserts （简单插入），可以预先确定要插入的行数。
- Bulk inserts (批量插入)，事先不知道要插入的行数。
- Mixed-mode-inserts (混合模式插入)，只指定了部分id的值，还有未知id。
在插入时，mysql采用自增锁的方式来实现。当向使用auto_increment列插入数据时需要获取一种特殊的表级锁，在插入语句时加一个自增锁。然后再语句执行后，再把自增锁释放掉。一个事务再持有锁时，其他事务的插入语句都要被阻塞，所以并发性并不高。所以innodb通过innodb_autoinc_lock_mode的不同取值来提供不同的锁定机制。
- 0 （传统锁定模式），并发差，就如上面所说的流程。
- 1 （连续锁定模式） ，mysql8.0之前默认的模式。对于插入数量已知情况下，只在分配过程中保持，而不是直到语句完成。
- 2 （交错锁定模式），在这种模式下，所有类insert语句都不会使用表级自增锁。自动递增保证在所有并发执行中是唯一且单调递增的。但是可能存在间隙。
1.4 元数据锁（MDL锁）
当对一个表做增删改查操作的时候，加MDL读锁;当要对表的结构变更时，加MDL写锁。
用来解决DML和DDL操作之间一致性问题，不需要显式使用。
2. 行锁
行锁也成为记录锁，mysql服务器层并没有实现行锁机制，行锁只在存储引擎层实现。
InnoDB与MyISAM的最大不同有两点：一是支持事务，二是采用了行级锁。
行锁分为：记录锁、间隙锁、临键锁和插入意向锁。
2.1 记录锁
官方的类型名称为：LOCK_REC_NOT_GAP,用来锁住一条记录的。
记录锁分为S型记录锁和X型记录锁。
2.2 间隙锁
MYSQL在RR隔离级别下是可以解决幻读的。解决方案有两种，第一种是MVCC，第二种是加间隙锁。对一条记录加了gap锁，并不会限制其他事务对这条记录加记录锁或者gap锁。
- 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(普通索引)，向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock 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。
2.3 临键锁
临键锁可以理解为一种特殊的间隙锁，上面说过了通过临建锁可以解决幻读的问题。 每个数据行上的非唯一索引列上都会存在一把临键锁，当某个事务持有该数据行的临键锁时，会锁住一段左开右闭区间的数据。
2.4 插入意向锁
在插入一条记录时，如果插入位置被别的事务加了gap锁，那么就需要等待。在等待时，innodb规定必须再内存中生成一个锁结构，表明有事务再等待。把这种类型的锁命名为Insert intention locaks。
插入意向锁是一种特殊的间隙锁。
3. 行锁
页锁就是在页的粒度上进行锁定，锁定的数据资源比行锁多，开销介于表锁和行锁之间，会出现死锁。
每个层级的锁数量是有限制的，应为锁会占用空间，锁空间的大小是有限的。当某个层级的锁数量超过了这个层级的阈值时，就会进行锁升级。锁升级就是用更大粒度的锁替代多个更小粒度的锁。
四、从对待锁的态度划分：乐观锁、悲观锁
1 悲观锁
悲观锁总是假设最坏的情况，每次去拿数据都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁。（每次只有一个线程使用，其他线程阻塞）。比如行锁、表锁都是在操作前就上锁，其他资源都需要阻塞。
java中的synchronized和reentrantlock等独占锁就是悲观锁思想的实现。
注意： select … fro update语句在执行过程中所有扫描的行都会被锁上，因此在mysql中用悲观锁必须确定使用了索引，而不是全表扫描，否则将会把整个表锁住。
2. 乐观锁
乐观锁认为对同一数据的并发操作不会总发生，不用每次都上锁。在更新的时候判断有没有人去更新这个数据即可。也就是不采用数据库自身的锁机制，而是通过程序来实现。在java中juc.atomic包下的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式：cas实现的。
- 乐观锁的版本号机制
- 乐观锁的时间戳机制
五、从加锁方式划分：显示锁、隐式锁
1. 显示锁
即一个事务对新插入的记录可以不显示的加锁。但是由于事务id的存在，相当于加了一个隐式锁。别的事务在对这条记录加锁时，会帮当前事务生成一个锁结构，从而减少锁的数量。
六、其他锁
1 全局锁
全局锁就是对整个数据库加锁。当你需要让整个库处于只读状态的时候，可以使用这个命令。典型的使用场景是：做全库逻辑备份。
Flush tables with read lock
2. 死锁
死锁就是两个或多个事务在同一资源上相互占用，并请求锁定对方占用的资源，从而导致恶性循环。处理方式有两种：
- 等待，直到超时（innodb_lock_wait_timeout=50s）
- 使用死锁检测进行死锁处理。
3. 如何避免死锁
- 合理设计索引，使业务sql尽可能通过索引定位更少的行，减少锁竞争。
- 调整业务sql执行顺序，避免长时间持有锁的事务在前面。
- 避免大事务，尽量将大事务拆成多个小事务处理。
七、锁的结构
一个锁的本质就是在内存中创建一个锁结构与之相关，符合下边条件的记录会被放到一个锁结构中。
- 在同一个事务中进行加锁操作
- 被加锁的记录在同一页面中
- 加锁的类型是一样的
- 等待状态是一样的
innodb存储引擎中的锁结构如下：
八、锁监控
show status like 'innodb_row_lock%'
mysql中把事务和锁的信息记录在了information_schema库中，涉及到的三张表为：innodb_trx、innodb_locks和innodb_lock_waits。
