1. MySQL锁
1.1 锁概述
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（避免争抢）。
在数据库中，除传统的计算资源（如 CPU、RAM、I/O 等）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。
1.2 锁分类
1.2.1 从对数据操作的粒度分 ：
表锁：操作时，会锁定整个表。
行锁：操作时，会锁定当前操作行。
1.2.2 从对数据操作的类型分：
读锁（共享锁）：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响。
写锁（排它锁）：当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁。
1.3 Mysql 锁
- 相对其他数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。下表中罗列出了各存储引擎对锁的支持情况：
| 存储引擎 | 表级锁 | 行级锁 | 页面锁 |
|---|---|---|---|
| MyISAM | 支持 | 不支持 | 不支持 |
| InnoDB | 支持 | 支持 | 不支持 |
| MEMORY | 支持 | 不支持 | 不支持 |
| BDB | 支持 | 不支持 | 支持 |
1.3.1 MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下 ：
| 锁类型 | 特点 |
|---|---|
| 表级锁 | 偏向MyISAM 存储引擎，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 | 偏向InnoDB 存储引擎，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。 |
- 从上述特点可见，很难笼统地说哪种锁更好，只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适！仅从锁的角度来说：表级锁更适合于以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如Web 应用；而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有并发查询的应用，如一些在线事务处理（OLTP）系统。
1.4 MyISAM 表锁
- MyISAM 存储引擎只支持表锁，这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。
1.4.1 如何加表锁
- 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。
- 显示加表锁语法：
加读锁 ： lock table table_name read;
加写锁 ： lock table table_name write；
1.4.2 读锁案例
- 准备环境:
create database demo_03 default charset=utf8mb4;
use demo_03;
CREATE TABLE `tb_book` (
`id` INT(11) auto_increment,
`name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
`publish_time` DATE DEFAULT NULL,
`status` CHAR(1) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'java编程思想','2088-08-01','1');
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'solr编程思想','2088-08-08','0');
CREATE TABLE `tb_user` (
`id` INT(11) auto_increment,
`name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'令狐冲');
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'田伯光');
- 实际演练 :
- 在客户端一 为tb_book表加上读锁
lock table tb_book read;
- 在客户端一查询表 tb_book
select * from tb_book; -- 可以正常查询到数据
- 在客户端二查询tb_book表
select *from tb_book; -- 也可以正常查询数据
- 在客户端一继续查询未被锁定的表tb_user
select * from tb_user;
在客户端上为tb_book表添加读锁,之后继续在客户端一查询未被锁定的表tb_user
- 在客户端二查询未被锁定的表tb_user表，可以查询到tb_user的数据：
在客户端二查询未被锁定的表tb_user可以进行查询
- 在客户端一执行插入数据的操作 ：
insert into tb_book (name , publish_time , status) values('《编程珠玑》','xxx',1);
在添加读锁的客户端，对添加了读锁的表进行插入操作
- 在客户端二执行插入数据的操作:客户端二的插入操作将被阻塞，当使用 unlock tables 释放锁之后立即执行。
insert into tb_book (name , publish_time , status) values('《编程珠玑》','xxx',1);
客户端二对加了读锁的表进行插入操作时将将入到阻塞状态，指导锁释放
- 在客户端一执行如下代码释放锁:
unlock tables;
- 小总结 ：如果某一线程对某一张表加了读锁，不会阻塞其他线程的读操作，但是会阻塞其他线程的写操作。
1.4.3 写锁案例
客户端一 ：
- 获得tb_book的写锁：
lock table tb_book write;
- 执行查询操作：
select * from tb_book;
可以查询成功
- 执行插入数据的操作:
insert into tb_book (name,publish_time,status) values('linux命令行与shell编程',null,1);
对加写锁的表当前客户端可以执行插入操作
- 执行更新操作：
update tb_book set publish_time = '2020-09-07' where id = 4;
对加写锁的表当前客户端可以执行更新操作
客户端二
- 客户端二执行查询操作 :
select * from tb_book;
客户端一未释放锁之前其他客户端无法进行任何操作
- 当客户端一种使用unlock tables 指令释放当前的写锁的时候，客户端二的查询语句立即执行；
unlock tables;
- 客户端一持有tb_book表的写锁的时候，客户端二执行更新tb_book表的操作：依旧处于阻塞状态
update tb_book set name = '哈哈哈哈' where id = 4;
客户端一持有tb_book表的写锁的时候，客户端二执行更新tb_book表的操作
1.4.4 结论
- 锁模式的相互兼容性如表中所示：
锁模式的相互兼容性
- 由上表可见：
对MyISAM 表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；
对MyISAM 表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；
简而言之，就是读锁会阻塞写，但是不会阻塞读。而写锁，则既会阻塞读，又会阻塞写。
此外，MyISAM 的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主的表的存储引擎的原因。因为写锁后，其他线程不能做任何操作，大量的更新会使查询很难得到锁，从而造成永远阻塞。
1.4.5 查看锁的争用情况
show open tables；
查看锁的争用状态
In_user : 表当前被查询使用的次数。如果该数为零，则表是打开的，但是当前没有被使用。
Name_locked：表名称是否被锁定。名称锁定用于取消表或对表进行重命名等操作。
查看表级锁争用情况：
show status like 'Table_locks%';
查看表级锁争用状态
Table_locks_immediate ： 指的是能够立即获得表级锁的次数，每立即获取锁，值加1。
Table_locks_waited ： 指的是不能立即获取表级锁而需要等待的次数，每等待一次，该值加1，此值高说明存在着较为严重的表级锁争用情况。
1.5 InnoDB 行锁
1.5.1 行锁介绍
行锁特点 ：偏向InnoDB 存储引擎，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。
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。Innodb支持事务最大的原因还是因为使用了行级锁；Innodb默认支持的是行级锁。
1.5.2 背景知识
- 事务及其ACID属性
事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元。
事务具有以下4个特性，简称为事务ACID属性。
| ACID属性 | 含义 |
|---|---|
| 原子性（Atomicity） | 事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全部成功，要么全部失败。 |
| 一致性（Consistent） | 在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。 |
| 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” 环境下运行。 |
| 持久性（Durable） | 事务完成之后，对于数据的修改是永久的。 |
并发事务处理带来的问题
| 问题 | 含义 |
|---|---|
| 丢失更新（Lost Update） | 当两个或多个事务选择同一行，最初的事务修改的值，会被后面的事务修改的值覆盖。 |
| 脏读（Dirty Reads） | 当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。 |
| 不可重复读（Non-Repeatable Reads） | 一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现和以前读出的数据不一致。 |
| 幻读（Phantom Reads） | 一个事务按照相同的查询条件重新读取以前查询过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据。 |
事务隔离级别
为了解决上述提到的事务并发问题，数据库提供一定的事务隔离机制来解决这个问题。数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离实质上就是使用事务在一定程度上“串行化” 进行，这显然与“并发” 是矛盾的。
数据库的隔离级别有4个，由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable，这四个级别可以逐个解决脏写、脏读、不可重复读、幻读这几类问题。
| 隔离级别 | 丢失更新 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
|---|---|---|---|---|
| Read uncommitted | × | √ | √ | √ |
| Read committed | × | × | √ | √ |
| Repeatable read（默认） | × | × | × | √ |
| Serializable | × | × | × | × |
备注 ： √ 代表可能出现 ， × 代表不会出现 。
Mysql 的数据库的默认隔离级别为 Repeatable read ， 查看方式：
show variables like 'tx_isolation';
当前数据库的隔离级别
1.5.2 InnoDB 的行锁模式
- InnoDB 实现了以下两种类型的行锁。
共享锁（S）：又称为读锁，简称S锁，共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁，都能访问到数据，但是只能读不能修改。
排他锁（X）：又称为写锁，简称X锁，排他锁就是不能与其他锁并存，如一个事务获取了一个数据行的排他锁，其他事务就不能再获取该行的其他锁，包括共享锁和排他锁，但是获取排他锁的事务是可以对数据就行读取和修改。
对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；
对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；
可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁 。
共享锁（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE
排他锁（X) ：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE
1.5.3 案例准备工作
create table test_innodb_lock(
id int(11),
name varchar(16),
sex varchar(1)
)engine = innodb default charset=utf8;
insert into test_innodb_lock values(1,'100','1');
insert into test_innodb_lock values(3,'3','1');
insert into test_innodb_lock values(4,'400','0');
insert into test_innodb_lock values(5,'500','1');
insert into test_innodb_lock values(6,'600','0');
insert into test_innodb_lock values(7,'700','0');
insert into test_innodb_lock values(8,'800','1');
insert into test_innodb_lock values(9,'900','1');
insert into test_innodb_lock values(1,'200','0');
create index idx_test_innodb_lock_id on test_innodb_lock(id);
create index idx_test_innodb_lock_name on test_innodb_lock(name);
1.5.4 行锁基本演示
| Session1 | Session2 |
|---|---|
|
关闭事务自动提交功能
|
关闭事务自动提交功能
|
|
可以查询全部数据
|
可以查询全部数据
|
|
查询id为3的数据
|
查询id为3的数据
|
|
更新id为3的数据但是不提交
|
更新id为3的数据，此时处于等待状态
|
|
通过commit提交事务
|
解除阻塞，更新正常进行
|
|
在Session1查询表信息，发现Session2对其的更新未查询到
|
进行提交操作
|
|
执行提交操作
此时执行查询操作
|
以上演示都是针对同一行的，下面演示不同的行： |
|
更新id为3的数据正常获取到行锁，执行更新成功!
|
更新id为6的数据正常获取到行锁，执行更新成功!
|
1.5.5 无索引行锁升级为表锁
- 如果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，实际效果跟表锁一样。
| Session1 | Session2 |
|---|---|
设置事务的提交方式为自动提交: set autocommit = 1; |
设置事务的提交方式为自动提交: set autocommit = 1; |
查看当前表的索引 ：show index from test_innodb_lock;
查看当前表的索引
|
查看当前表的索引 ：show index from test_innodb_lock;
查看当前表的索引
|
关闭事务的自动提交:set autocommit = 0; |
关闭事务的自动提交:set autocommit = 0; |
|
查看当前表的描述信息
|
因为name本身是varchar类型这里使用了int类型进行查询所以未走索引。
查询执行分析计划发现数查询未走索引
|
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执行更新操作注意where条件name字段的值是int型
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由于Session1执行更新时索引失效导致，获得表锁，Session2进入到阻塞状态
进入阻塞状态
|
|
提交事务
|
解除阻塞，执行更新成功
|
|
再次执行commit之后查询成功
|
再次执行commit之后查询成功
|
1.5.6 间隙锁危害
当我们用范围条件，而不是使用相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据进行加锁； 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，这种锁机制就是所谓的 间隙锁（Next-Key锁） 。
间隙举例：
where id < 10
1
2
3
5
7
8
9
-- 中间的键值 比如 4、6 在 10 的范围内但是该条语句并不存在。
- 示例 ：
| Session1 | Session2 |
|---|---|
|
关闭事务自动提交
|
关闭事务自动提交
|
|
更新id小于4的信息的sex值
id中存在了间隙
|
出现间隙锁操作阻塞
|
|
执行提交操作
|
更新操作执行成功!
|
1.5.7 InnoDB 行锁争用情况
show status like 'innodb_row_lock%';
InnoDB行锁争用情况
Innodb_row_lock_current_waits: 当前正在等待锁定的数量
Innodb_row_lock_time: 从系统启动到现在锁定总时间长度
Innodb_row_lock_time_avg:每次等待所花平均时长
Innodb_row_lock_time_max:从系统启动到现在等待最长的一次所花的时间
Innodb_row_lock_waits: 系统启动后到现在总共等待的次数
当等待的次数很高，而且每次等待的时长也不小的时候，我们就需要分析系统中为什么会有如此多的等待，然后根据分析结果着手制定优化计划。
2. 常用SQL技巧
2.1 SQL编写顺序
SELECT DISTINCT
2.2 执行顺序
FROM
ON
JOIN
WHERE
GROUP BY
HAVING
SELECT DISTINCT 2.2 正则表达式使用
- 正则表达式（Regular Expression）是指一个用来描述或者匹配一系列符合某个句法规则的字符串的单个字符串。
| 符号 | 含义 |
|---|---|
| ^ | 在字符串开始处进行匹配 |
| $ | 在字符串末尾处进行匹配 |
| . | 匹配任意单个字符, 包括换行符 |
| [...] | 匹配出括号内的任意字符 |
| [^...] | 匹配不出括号内的任意字符 |
| a* | 匹配零个或者多个a(包括空串) |
| a+ | 匹配一个或者多个a(不包括空串) |
| a? | 匹配零个或者一个a |
| a1|a2 | 匹配a1或a2 |
| a(m) | 匹配m个a |
| a(m,) | 至少匹配m个a |
| a(m,n) | 匹配m个a 到 n个a |
| a(,n) | 匹配0到n个a |
| (...) | 将模式元素组成单一元素 |
-- 查询 name 以 j 开头的数据
select * from tb_book where name regexp '^j';
-- 查询name以》结尾的数据
select * from tb_book where name regexp '》$';
-- 查询name中包含uvw中其中一个字符的数据
select * from tb_book where name regexp '[uvw]';
2.3 MySQL常用函数
2.3.1 数字函数
| 函数名称 | 作 用 |
|---|---|
| ABS | 求绝对值 |
| SQRT | 求二次方根 |
| MOD | 求余数 |
| CEIL 和 CEILING | 两个函数功能相同，都是返回不小于参数的最小整数，即向上取整 |
| FLOOR | 向下取整，返回值转化为一个BIGINT |
| RAND | 生成一个0~1之间的随机数，传入整数参数是，用来产生重复序列 |
| ROUND | 对所传参数进行四舍五入 |
| SIGN | 返回参数的符号 |
| POW 和 POWER | 两个函数的功能相同，都是所传参数的次方的结果值 |
| SIN | 求正弦值 |
| ASIN | 求反正弦值，与函数 SIN 互为反函数 |
| COS | 求余弦值 |
| ACOS | 求反余弦值，与函数 COS 互为反函数 |
| TAN | 求正切值 |
| ATAN | 求反正切值，与函数 TAN 互为反函数 |
| COT | 求余切值 |
2.3.2 字符串函数
| 函数名称 | 作 用 |
|---|---|
| LENGTH | 计算字符串长度函数，返回字符串的字节长度 |
| CONCAT | 合并字符串函数，返回结果为连接参数产生的字符串，参数可以使一个或多个 |
| INSERT | 替换字符串函数 |
| LOWER | 将字符串中的字母转换为小写 |
| UPPER | 将字符串中的字母转换为大写 |
| LEFT | 从左侧字截取符串，返回字符串左边的若干个字符 |
| RIGHT | 从右侧字截取符串，返回字符串右边的若干个字符 |
| TRIM | 删除字符串左右两侧的空格 |
| REPLACE | 字符串替换函数，返回替换后的新字符串 |
| SUBSTRING | 截取字符串，返回从指定位置开始的指定长度的字符换 索引位置从1开始 |
| REVERSE | 字符串反转（逆序）函数，返回与原始字符串顺序相反的字符串 |
2.3.3 日期函数
| 函数名称 | 作 用 |
|---|---|
| CURDATE 和 CURRENT_DATE | 两个函数作用相同，返回当前系统的日期值 |
| CURTIME 和 CURRENT_TIME | 两个函数作用相同，返回当前系统的时间值 |
| NOW 和 SYSDATE | 两个函数作用相同，返回当前系统的日期和时间值 |
| MONTH | 获取指定日期中的月份 |
| MONTHNAME | 获取指定日期中的月份英文名称 |
| DAYNAME | 获取指定曰期对应的星期几的英文名称 |
| DAYOFWEEK | 获取指定日期对应的一周的索引位置值 |
| WEEK | 获取指定日期是一年中的第几周，返回值的范围是否为 0〜52 或 1〜53 |
| DAYOFYEAR | 获取指定曰期是一年中的第几天，返回值范围是1~366 |
| DAYOFMONTH | 获取指定日期是一个月中是第几天，返回值范围是1~31 |
| YEAR | 获取年份，返回值范围是 1970〜2069 |
| TIME_TO_SEC | 将时间参数转换为秒数 |
| SEC_TO_TIME | 将秒数转换为时间，与TIME_TO_SEC 互为反函数 |
| DATE_ADD 和 ADDDATE | 两个函数功能相同，都是向日期添加指定的时间间隔 |
| DATE_SUB 和 SUBDATE | 两个函数功能相同，都是向日期减去指定的时间间隔 |
| ADDTIME | 时间加法运算，在原始时间上添加指定的时间 |
| SUBTIME | 时间减法运算，在原始时间上减去指定的时间 |
| DATEDIFF | 获取两个日期之间间隔，返回参数 1 减去参数 2 的值 |
| DATE_FORMAT | 格式化指定的日期，根据参数返回指定格式的值 |
| WEEKDAY | 获取指定日期在一周内的对应的工作日索引 |
2.3.4 聚合函数
| 函数名称 | 作用 |
|---|---|
| MAX | 查询指定列的最大值 |
| MIN | 查询指定列的最小值 |
| COUNT | 统计查询结果的行数 |
| SUM | 求和，返回指定列的总和 |
| AVG | 求平均值，返回指定列数据的平均值 |