MySQL 锁之一——行锁

1、概述

MySQL 锁以粒度划分可以分为三类：全局锁、表级锁和行级锁，MySQL 中的行级锁由存储引擎实现，并不是所有引擎都支持行锁，我们今天讨论的是 InnoDB 下的行锁，而 MyISAM 引擎不支持行锁，这里不做讨论；

2、行锁种类及原理

• 行锁分为共享锁和排它锁，一个事务对一行记录加了共享锁，则其他事务可以对其再次添加共享锁，但不能加排它锁，若一个事务对一行记录加了排它锁，则其他事务不能对该行记录再添加任何锁，也就是读行为可以共享，但写只能互斥；
• InnoDB 中的行锁都是基于索引实现的，因此我们讨论的行锁有个前提，就是锁都加在索引之上的；

2.1 行级共享锁

2.1.1 普通行共享锁

加锁方式：select ... lock in share mode;
使用场景：
行级共享锁一般用于多账表有关联关系，更新其中一张表的时候，防止数据不一致的这种场景；
实例演示：
创建两张有关联关系的表：

CREATE TABLE `parent` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

CREATE TABLE `child` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `parent_id` int(11) NOT NULL,
  `name` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

insert into parent(id, name) values(1, "parent001");

如果此时想往 child 表中插入一条 parent_id 为 1 的数据，同时 parent 表里的这行数据被其他事务删掉了，那么就会造成 child 表的新数据无效，此时一般会使用共享锁，如下：

select * from parent where id = 1 lock in shared mode;
insert into child(id, parent_id, name) values(1, 1, "child001");

2.1.2 间隙锁（Gap Lock）

间隙锁解决什么问题？
间隙锁是 RR 隔离级别下，保证事务不会出现幻读的关键，即 Gap 锁保证在事务多次读期间，满足条件的记录不会增多，Gap 锁锁定的是记录的间隙，防止事务操作期间其他事务插入满足条件的记录；
间隙锁如何工作？
看一个删除记录的例子：问，下面的语句会加什么锁？

delete from user where user_id = 10;

要知道上面的语句加什么锁，还必须要有一些前提条件，否则没有准确答案，那么要有哪些前提条件呢？有以下几点：

• 当前数据库的隔离级别是什么？
• user_id 是否是主键？
• user_id 若不是主键，在该列上是否有索引？若有索引是普通二级索引还是唯一性索引？

以上几个条件明确了之后，我们才能确定该语句会加什么锁。接下来我们分别看一下各种情况下该语句的加锁情况；

• 1）RC 隔离级别且 user_id 为主键
  在主键索引上 user_id = 10 的叶子节点处加记录锁；

• 2）RC 隔离级别且 user_id 上有唯一性索引
  在唯一性索引上 user_id = 10 的叶子节点处加记录锁，并且在对应的主键索引的叶子节点处加记录锁；

• 3）RC 隔离级别且 user_id 上有普通二级索引
  在二级索引满足 user_id = 10 的叶子节点处都加记录锁，并且在对应的主键索引的叶子节点处都加记录锁；

• 4）RC 隔离级别且 user_id 上没有索引
  InnoDB 会对聚簇索引进行全表扫描，存储引擎会对所有记录加记录锁返回，由 Server 层面进行过滤，但是，为了提升效率，MySQL 对此做了优化，对于不满足条件的记录，会在判断后放锁，最终持有的，是满足条件的记录上的锁，同时，该优化也违背了 2PL 的约束；

• 5）RR 隔离级别且 user_id 为主键
  同 RC 隔离级别的加锁策略；

• 6）RR 隔离级别且 user_id 上有唯一性索引
  同 RC 隔离级别的加锁策略；

• 7）RR 隔离级别且 user_id 上有普通二级索引
  扫描二级索引，循环查找每一条 user_id = 10 的记录，先加记录锁，再加 Gap 锁，最后在对应的主键索引上加记录锁；

• 8）RR 隔离级别且 user_id 上没有索引
  全表扫描，在所有记录上加锁，并且在所有的 Gap 处加上 Gap 锁；

我们看到，一条简单的 delete 语句，在不同的前提条件下会有不同的锁被加上，而 Gap 锁只在 RR 隔离级别且对应的查询列上没有索引或有普通二级索引时会起作用，主要用来防止 RR 隔离级别下的事务产生幻读；

Gap 锁是一种共享锁，即：不同的事务可以在同一个地方重复加 Gap 锁，但加了 Gap 锁之后，不允许在对应的位置进行插入操作；

2.1.3 插入意向锁（Insert Intention Lock）

插入意向锁是一种特殊的 Gap 锁，只针对插入操作，目标是提升插入操作的并发能力；
如果事务对记录加了插入意向锁，那么其他事务不能进行加 Gap 锁之后的查询操作，这里并不是插入意向锁和 Gap 锁冲突，而是插入操作与 Gap 锁冲突；
插入意向锁可以理解为是一个不阻拦插入操作的 Gap 锁，这样多个事务在索引的同一个范围上进行插入操作时，只要插入的记录本身不冲突，就可以并行操作，这样就提升了插入操作的并发性；

2.2 行级排它锁

2.2.1 记录锁（Record Lock）

加锁方式：select ... for update;
使用场景：
一种典型的场景就是先查询再修改的场景，比如：有一个账户表，账户余额在发生变动的时候要判断余额大小，必须有足够的余额才能往出转账，这是就需要排它锁来确保这两个操作是原子的，以免发生数据不一致的情况；
实例演示：
创建一个账户表

CREATE TABLE `account` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '',
  `balance` double NOT NULL DEFAULT 0.0,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

更新账户余额

-- 先查询
select balance from account where id = 1 for update;

-- 省略判断余额是否足够的过程

-- 再更新
update account set balance = balance - 10 where id = 1;

以上操作，如果查询语句不加锁，若查询后其他事务更改了余额，就可能造成数据不一致的情况，若查询语句使用共享锁，则在多个事务同时操作时可能造成死锁，因此，此处应该使用排它锁；

2.2.2 临键锁（Next-Key Lock）

临键锁是记录锁和 Gap 锁的组合，会同时在记录及记录的间隙上加锁，临键锁也是为了在 RR 隔离模式下防止幻读；

3、总结

• InnoDB 的行锁都是在索引上实现的，加锁也是加到索引之上的；
• Gap 锁 和 临键锁都是在 RR 隔离级别下才起作用；
• 如果一个列上没有加索引，那么在该列上的更新或删除操作会导致全表扫描，并且导致 InnoDB 在所有记录上加锁，MySQL 针对这种情况做了优化，即：semi-consistent read；
• 行锁分为行级共享锁和行级排它锁，其中，行级共享锁有：普遍行级共享锁、Gap 锁、插入意向锁，行级排它锁有：记录锁、临键锁，其中插入意向锁是一种特殊的 Gap 锁，临键锁是 Gap 锁和记录锁的组合；

4、参考资料

• 排它锁和共享锁：https://www.cnblogs.com/liaoweipeng/p/7615959.html
• 分析删除操作在不同前提下的加锁情况：http://blog.sae.sina.com.cn/archives/2127
• 插入意向锁的解释：https://www.jianshu.com/p/102ad89152d9
• 插入意向锁：https://juejin.im/post/5b865859e51d4538e331ae9a