一篇文章让你了解Mysql的InnoDB存储引擎中的锁!

本文主要内容：
介绍InnoDB中的锁的类型（X、S、IX、IS）。
解释为什么引入意向锁
行锁的三种算法：Record Lock，Gap Lock，Next-key Lock

一、InnoDB存储引擎中的锁

锁，在现实生活中是为我们想要隐藏于外界所使用的一种工具。在计算机中，是协调多个进程或县城并发访问某一资源的一种机制。在数据库当中，除了传统的计算资源（CPU、RAM、I/O等等）的争用之外，数据也是一种供许多用户共享访问的资源。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，锁的冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这一角度来说，锁对于数据库而言就显得尤为重要。

相对于其他的数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，最显著的特点就是不同的存储引擎支持不同的锁机制。根据不同的存储引擎，MySQL中锁的特性可以大致归纳如下：

这里锁的对象是事务，用来锁定数据库中的对象，如：表、页、行。并且一般锁的对象仅在事务commit或rollback后进行释放。并且有死锁机制。

下面我们看InnoDB存储引擎中两种标准的行级锁：

• 共享锁（S Lock），允许事务读一行数据

• 排它锁（X Lock），允许事务删除或更新一行数据

若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其他事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这保证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。

若事务T对数据对象A加上X锁，事务T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T释放A上的锁。

上述情况称为锁不兼容。

此外，InnoDB存储引擎还支持多粒度锁定，这种锁定允许事务在行级上的锁和表级上的锁同时存在。为了支持在不同粒度上进行加锁操作，InnoDB存储引擎支持一种额外的锁方式，称之为意向锁。

所谓意向锁，就是将要锁定的对象分成多个层次，意向锁意味着事务希望在更细粒度上进行加锁。如果把上锁的对象看成树形结构（从根到叶为从粗粒度到细粒度的顺序），那么对最下层的对象上锁，必须先对他的上层节点上锁。

举个例子，比如事务T要对某一行R1加X锁，必须先对R1所在的表T1加意向锁IX（Intention X Lock）。相应的也有IS（Intetion S Lock）锁。

刚开始我也是很懵的，不知道引入意向锁到底是干嘛的。后来再刷书的时候，才豁然开朗。下面我谈下我的理解。

因为引入意向锁是用来实现多粒度锁定的，即行锁和表锁同时存在。我们看看如果不引入意向锁，怎么判断。

如果事务T要对表T1加X锁，那么这是就必须要判断T1表下的每一行记录是否加了S锁或X锁（因为上面提到了锁有不兼容性）。这样做效率无疑很低。那么引入意向锁之后呢？

如果事务T要对表T1加X锁，在这之前，已经有事务对表T1中的行记录R加了S锁，那么此时在表T1上有IS锁，当事务T对表T1准备加X锁时，由于X锁与IS锁不兼容（关于兼容性后面会给出表格），所以事务T要等待行锁操作完成。你看，这样就省去了遍历的操作，提升了锁定父节点（本例为表T1）的效率。

下图就是X、S、IX、IS锁的兼容性了：

二、锁的算法

InnoDB存储引擎有3种行锁的算法，分别是：

• Record Lock：单个行记录上的锁

• Gap Lock：间隙锁，锁定一个范围，但不包含记录本身

• Next-Key Lock：Gap Lock+Record Lock，锁定一个范围，并且锁定记录本身。

举例说明：
假如一个索引有10,11,13,20这四个值。那么该索引可能被Next-Key Locking的区间为：
(-∞，10]
(10,11]
(11,13]
(13,20]
(20,+∞)

注
对于Next_Key Lock，如果我们锁定了一个行，且查询的索引含有唯一属性时（即有唯一索引），那么这个时候InnoDB会将Next_Key Lock优化成Record Lock，也就是锁定当前行，而不是锁定当前行加一个范围；如果我们使用的不是唯一索引锁定一行数据，那么此时InnoDB就会按照本来的规则锁定一个范围和记录。还有需要注意的点是，当唯一索引由多个列组成时，如果查询仅是查找其中的一个列，这时候是不会降级的。还有注意的点是，InnoDB存储引擎还会对辅助索引的下一个键值区间加上gap lock（这么做也是为了防止幻读）。Next_Key Lock是为了解决数据库出现幻读的问题。

关于如何加锁详见我的这篇文章：Mysql的一致性非锁定读和一致性锁定读

有关脏读、不可重复读、幻读详见我的这篇文章浅析Mysql的隔离级别及MVCC

InnoDB存储引擎默认的事务隔离级别是RR级别，即可重复读。在该级别下，采用next-key locking的方式加锁。故而可以防止幻读现象。

举例一下，为什么next-key locking 可以解决幻读问题吧：

所谓幻读，就是在同一事务下，连续执行两次同样的SQL语句可能导致不同的结果，第二次的SQL语句可能会返回之前不存在的行。

创建表t:

create table t (a int primary key);
insert into t select 1;
insert into t select 2;
insert into t select 5;

这时有三行记录，分别是1,2,5。

假设有如下执行序列：

我们分析一下，会话A在时间2查询的结果为5，由于使用了select…for update语句，为（2，+∞）这个范围加了X锁。因此任何对于这个范围的插入都是不被允许的，由于4在这个范围，所以不允许插入，也就避免了幻读。

参考资料
《mysql技术内幕–InnoDB存储引擎》

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言尽于此，完结

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程序员B：在我学习了XXX设计模式之后，好像自然而然就感觉这样写能避免一些问题

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程序员A：B，你这段代码使用的是XXX设计模式对吗？

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