解析 MySQL 锁机制：共享锁、排它锁、间隙锁、意向锁等，保障数据安全与高并发的秘密武器

前言

MySQL 锁机制比较显而易见，其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制

MySQL InnoDB 锁机制官方文档

比如在 MyISAM、Memory 存储引擎采用的是表级锁（table- level locking）InnoDB 存储引擎既支持行级锁（row-level locking）也支持表级锁，但默认情况下是采用行级锁

• 表锁：开销小、加锁快，不会发生死锁，锁定的粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低
• 行锁：开销大、加锁慢，会发生思索，锁定的粒度最小，发生锁冲突的概率最小，并发度最高

从锁的角度来看，表锁更适合以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如 PC Web 后台应用；行级锁则更适合有大量按索引条件并发更新少量的数据，同时也有并发查询的应用，如在线事务处理（OLTP）系统、小程序 C 端、App C 端系统等

并发事务问题

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，从而可以支持更多用户的并发操作，但与此同时，会发生脏读、不可重复读、幻读问题

解决这种问题一般有两种可选的方案，如下：

1. 读操作 MVCC，写操作进行加锁 > 事务利用 MVCC 进行读取称之为一致性读或快照读、无锁读，一致性读并不会对表中任何记录作加锁操作，其他事务可以自由对表中记录作改动

采用 MVCC 方式，读、写操作彼此不冲突，性能更高，采用加锁的方式，读、写操作彼此需要排队执行，从而影响性能；但是在某些情况下，还是需要采用加锁的方式去执行，比如：要通过间隙锁来解决不可重复读隔离级别的幻读问题

2. 读、写操作进行加锁 > 适用场景：业务场景不允许读取记录的旧版本，每次都必须读取记录的最新版本

比如在银行存款事务中，需要先把账户余额读取出来，然后再将其加上本次存款的金额，最后再写入到数据库中。再将账户余额读取出来的这个过程，不想让其他的事务再访问此余额，直到本次存款事务执行完成，其他事务才可以访问账户的余额。
此场景意味着读取数据时也要进行加锁操作，读、写操作并行执行，也要像写写操作那样依此排队执行

关于 MySQL MVCC 机制更多内容，可以阅读此文章：基于 MySQL 事务、隔离级别及 MVCC 机制详细剖析

锁分类

共享锁：Shared Locks，简称 S 锁，属于行锁

排它锁：Exclusive Locks，简称 X 锁，属于行锁

意向锁：意向共享锁+意向排它锁的组合

意向共享锁：Intension Shared Locks，简称 IS 锁，属于表锁

意向排它锁：Intension Exclusive Locks，简称 IX 锁，属于表锁

自增锁：AUTO-INC Locks，在处理自增长列时的锁定行为

临键锁：记录锁+间隙锁的组合

记录锁：Record Locks，仅仅把一条记录上锁

间隙锁：Gap Locks，对索引前后的间隙上锁，不对索引本身上锁，简称 Gap 锁

锁定读

锁定读（LockingReads）也称为当前读 LBCC（基于锁的并发控制 > Lock-Based Concurrency Control）读取的是最新版本，对读取的记录加锁，阻塞其他事务同时改动相同的记录，避免数据安全问题

共享锁：lock in share mode、排它锁：for update、update、delete

通过以下 SQL 语句，进行共享锁、排它锁的案例演示：

CREATE TABLE student (
	id INT ( 10 ) PRIMARY KEY auto_increment,
	`name` VARCHAR ( 20 )
) ENGINE = INNODB;

INSERT INTO student VALUES 
( 1, 'vnjohn' ),
( 2, 'zhangsan' ),
( 3, 'lisi' ),
( 4, 'wangwu' );

共享锁

多个事务对同一条数据可以共享一把锁，但只能读不能写

会话 vnjohn-transaction1：

begin;
select * from student where id=1 lock in share mode;

会话 vnjohn-transaction2：

begin;
# 读取数据没有问题
select * from student where id=1; 
# 注意：无法修改会卡死，
# 当会话 1 commit 提交事务之后，会立刻修改成功
update student set name ='vnjohn' where id=1;

当会话 1 执行查询 + 了共享锁，会话 2 对该条记录进行更新操作，会阻塞住，直到会话 1 事务提交，才会立刻修改成功，假如会话 1 出现慢 SQL 数据一直查询不出来，那么就会出现错误： ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

总之，共享锁，读、读操作不互斥，读、写操作互斥

排它锁

排它锁不能与其他锁并存，若一个事务获取一个数据行的排它锁，其他事务就不能再次获取该行的其他锁，只有获取了该数据行的排它锁所在事务才能对数据进行读取、写入操作

update、delete 语句默认就是排它锁

会话 vnjohn-transaction1：

begin;
select * from student where id=1 for update;

会话 vnjohn-transaction2：

begin;
select * from student where id=1 for update;
select * from student where id=1 lock in share mode;

当会话 1 执行查询 + 了排它锁，会话 2 对该条记录加排它锁、共享锁操作，都会被阻塞住，直到会话 1 事务提交，才会加锁成功

意向排它、意向共享锁

意向锁是一种粒度更粗的锁，用于协调并发事务对表和表中行的锁定。它们并不直接锁定行，而是指示事务在某个层次上有意向获取特定类型的锁。意向锁的引入可以减少冲突，提高并发性能

意向排它锁：表示事务有意向在某个表或表分区上获取排它锁（Exclusive Lock）一个事务在获取某个表的排它锁之前，必须先获取该表的意向排它锁

意向共享锁：表示事务有意向在某个表或表分区上获取共享锁（Shared Lock）多个事务可以同时持有同一个表的意向共享锁，但在获取某个表的排它锁之前，必须先释放该表的意向共享锁

意向锁的引入有助于优化锁定算法，避免了不必要的冲突，提高了并发性能。在事务操作过程中，当需要获取某个表的排它锁或共享锁时，先检查是否存在对应的意向锁，以减少对其他事务的干扰

意向锁是隐式获取和释放的，并不需要显式的锁定语句来处理，它们是由 InnoDB 存储引擎自动管理的

自增锁

Auto-Increment：自增长列的特殊锁机制，通过 innodb_autoinc_lock_mode 参数配置自增长列的锁定模式，它决定了在插入数据时，如何对自增长序列进行锁定

innodb_autoinc_lock_mode 该参数有几个可选值，如下：

1. 0（Traditional）： 表示使用传统的自增锁定方式，在插入数据时，会对整个表进行排它锁定，以防止并发插入导致自增值的冲突

插入语句在执行前不可以确定具体要插入多少条记录（无法预计即将插入记录的数量），比方说使用 INSERT … SELECT、REPLACE … SELECT 或者 LOAD DATA 这种插入语句，一般是使用 AUTO-INC 锁为 AUTO_INCREMENT 修饰的列生成对应的值

2. 1（Consecutive）：表示使用连续模式的自增锁定，在插入数据时，只会对自增长索引的最后一个插入行进行排它锁定，而不是整个表
3. 2（Interleaved）：表示使用交错模式的自增锁定，在插入数据时，会对自增长索引的最后一个插入行进行共享锁定，而不是排它锁定。这允许多个事务并发地插入数据，提高并发性能

使用交错模式时，会导致自增值的顺序会被打乱，虽然提高了事务的并发性，但自增列的值顺序可能会被打乱，因为插入行的锁定顺序可能不是它们实际插入时的顺序
在主从复制场景下时，当 binlog_format 配置为 statement 以语句的方式存储，会造成 slave 同步 master 节点数据回放时产生错乱

在 innodb_autoinc_lock_mode 参数中，传统模式（Traditional）使用排它锁（Exclusive Lock）对整个表进行锁定；连续模式（Consecutive）只对自增长索引的最后一个插入行进行排它锁定；交错模式（Interleaved）则使用共享锁（Shared Lock）对自增长索引的最后一个插入行进行锁定

一般该参数默认值为 1：连续模式，既保证了自增值的顺序性，在插入性能上面又高于 0 传统模式

show variables like 'innodb_autoinc_lock_mode' ;

记录锁

官方类型名称：LOCK_REC_NOT_GAP，记录锁，只对一条记录进行上锁，比方说：

select * from student where id=1 for update;
select * from student where id=1 lock in share mode;

隐私锁定：delete from student where id=1、update student set name = ‘’ where id=1

记录锁也是有 S、X 锁之分的，当一个事务获取了一条记录的 S 锁后，其他事务仍然可以继续获取该记录的 S 锁，但不可以获取该记录的 X 锁；当一个事务获取一条记录的 X 锁后，其他事务既不可以获取该记录的 S 锁，也不可以获取该记录的 X 锁

间隙锁

Gap Lock 为了防止其他事务在一个范围内插入新的记录而引入的一种锁机制。通过生成间隙锁，可以确保其他事务无法在已有记录之间插入新记录，从而维护数据的一致性和完整性

生成间隙锁对于维护数据的一致性、避免幻读等问题非常重要

会话 vnjohn-transaction1：

begin;
select * from student where id between 4 and 6 for update;

会话 vnjohn-transaction2：

begin;
insert into student values(5,'wangwu');

当会话 1 执行查询使用了索引间隙锁 > 主键索引：4~6，会话 2 插入一条主键为 5 的数据，会被阻塞住，直到会话 1 事务提交，会话 2 才会插入成功

InnoDB 行锁模式及加锁方法

InnoDB 行锁通过给索引上的索引项加锁来实现的，Oracle 是通过在数据块中相应数据行加锁来实现的，而 MySQL 则不同，只有通过索引条件检索数据，InnoDB 才使用行级别锁，否则，InnoDB 会使用表级别锁

在不通过索引条件查询时，InnoDB 使用的是表锁而不是行锁，用以下建表语句举例：

# 建立一张无索引的表
create table tab_no_index(
  id int,
  name varchar(10)
) engine=innodb;
# 插入表数据
insert into tab_no_index values
(1,'1'),
(2,'2'),
(3,'3'),
(4,'4');

会话 vnjohn-transaction1	会话 vnjohn-transaction2
begin; select * from tab_no_index where id=1;	begin; select * from tab_no_index where id=2;
select * from tab_no_index where id=1 for update;
	select * from tab_no_index where id=2 for update;

当会话 1 只给其中一行数据加了排它锁，但是会话 2 在请求其他行的排它锁时，会出现锁等待；原因是在没有索引的情况下，InnoDB 只能使用表锁

更新、删除操作无须手动加锁，默认会给数据+上排它锁，一样会出现锁等待。

通过带索引条件查询时，InnoDB 使用的是行锁，用以下建表语句举例：

create table tab_with_index(
  id int,
  name varchar(10)
) engine=innodb;
# 建立 id 列索引
alter table tab_with_index add index id(id);
# 插入数据
insert into tab_with_index values
(1,'1'),
(2,'2'),
(3,'3'),
(4,'4');

会话 vnjohn-transaction1	会话 vnjohn-transaction2
begin; select * from tab_with_index where id=1;	begin; select * from tab_with_index where id=2;
select * from tab_with_index where id=1 for update;
	select * from tab_with_index where id=2 for update;

当会话 1 只给其中一行数据加了排它锁，但是会话 2 在请求其他行的排它锁时，不会出现锁等待；原因是在有索引的情况下，InnoDB 会使用行锁

行锁是针对索引加锁，而不是针对记录加锁，仍然以 tab_with_index 表为例，插入一条 id 列相同的数据

insert into tab_with_index  values(1,'4');

会话 vnjohn-transaction1	会话 vnjohn-transaction2
begin; select * from tab_with_index where id = 1;	begin;
select * from tab_with_index where id = 1 and name=‘1’ for update;
	select * from tab_with_index where id = 1 and name=‘4’ for update;

会话1、会话2 虽然访问是不同行记录，但是使用了相同的索引键，是会出现锁冲突的，所以会话 2 会出现等待锁的情况

死锁

以 student 表为例，演示两个会话之间，在需要互相获取对方的资源情况下，产生的死锁

会话 vnjohn-transaction1	会话 vnjohn-transaction2
begin; select * from student where id = 1 for update;	begin; select * from student where id = 2 for update;
select * from student where id = 2 for update;
	select * from student where id = 1 for update;

当执行到第一步 SQL select * from student where id = 2 for update; 时，会看到会话 1 一直会阻塞住，当会话2 执行 SQL select * from student where id = 1 for update; 时，MySQL 检测到了死锁，立即结束了会话2 中事务的执行，此时，会话1 发现原本阻塞的语句立马执行完成了

通过： show engine innodb status\G 命令可以看到死锁的详细情况，一般情况下看不到是哪个事务对那些记录加了什么锁，需要调整系统变量：innodb_status_output_locks（MySQL 5.6.16 引入）缺省值是 OFF

show variables like 'innodb_status_output_locks';
set global innodb_status_output_locks = ON;

开启以后，再次执行上述语句流程后，执行查看死锁详细情况的命令，效果如上图所示，

MySQL 检测到了死锁的发生，最终争抢锁之下，MySQL 自动回滚了会话2 所在的事务

总结

该篇博文讲解了 MySQL 中各种会发生的锁，包括显式、隐式的锁，共享锁、排它锁、意向锁、自增锁、间隙锁，说明了解决并发事务的问题的两种方案，以及通过间隙锁如何解决可重复读隔离级别下出现幻读的问题，阐述了 InnoDB 存储引擎行锁模式及加锁方法，最后，通过实际的小案例演示了死锁的发生以及如何通过 MySQL 自带的命令查看死锁解决的一个过程。

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