MySQL中的各种锁

摘要

锁是在执行多线程时用于强行限制资源访问的同步机制,即用于在并发控制中保证对互斥要求的满足。在DBMS中,可以按照锁的粒度把数据库锁分为行级锁(INNODB引擎)

锁的概念:


锁是在执行多线程时用于强行限制资源访问的同步机制,即用于在并发控制中保证对互斥要求的满足。在DBMS中,可以按照锁的粒度把数据库锁分为行级锁(INNODB引擎)、表级锁(MYISAM引擎)和页级锁(BDB引擎 )。


下面这张图可以比较直观地看出各种锁之间的关系:



表级锁:


表级锁是MySQL中锁定粒度最大的一种锁,表示对当前操作的整张表加锁,它实现简单,资源消耗较少,被大部分MySQL引擎支持。最常使用的MYISAM与INNODB都支持表级锁定。表级锁定分为表共享读锁(共享锁)与表独占写锁(排他锁)。特点是开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发出锁冲突的概率最高,并发度最低。


行级锁:


行级锁是Mysql中锁定粒度最细的一种锁,表示只针对当前操作的行进行加锁。行级锁能大大减少数据库操作的冲突。其加锁粒度最小,但加锁的开销也最大。行级锁分为共享锁 和 排他锁。特点是开销大,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。


页级锁:


表级锁是MySQL中锁定粒度介于行级锁和表级锁中间的一种锁。表级锁速度快,但冲突多,行级冲突少,但速度慢。所以取了折衷的页级,一次锁定相邻的一组记录。BDB支持页级锁。特点是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。


MySQL常用存储引擎的锁机制:


MyISAM和MEMORY采用表级锁(table-level locking);


BDB采用页面锁(page-level locking)或表级锁,默认为页面锁;


InnoDB支持行级锁(row-level locking)和表级锁,默认为行级锁;


MyISAM与InnoDB引擎的锁机制区别:


MySQL在5.5之前默认使用 MyISAM 存储引擎,之后使用 InnoDB 存储引擎。


查看当前存储引擎的语句:


show variables like '%storage_engine%';


MyISAM 操作数据都是使用表级锁,MyISAM总是一次性获得所需的全部锁,要么全部满足,要么全部等待。所以不会产生死锁,但是由于每操作一条记录就要锁定整个表,导致性能较低,并发不高。InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点:一是 InnoDB 支持事务;二是 InnoDB 采用了行级锁。也就是你需要修改哪行,就可以只锁定哪行。在Mysql中,行级锁并不是直接锁记录,而是锁索引。InnoDB 行锁是通过给索引项加锁实现的,索引分为主键索引和非主键索引两种,如果一条sql 语句操作了主键索引,Mysql 就会锁定这条主键索引;如果一条语句操作了非主键索引,MySQL会先锁定该非主键索引,再锁定相关的主键索引。如果没有索引,InnoDB 会通过隐藏的聚簇索引来对记录加锁。也就是说:如果不通过索引条件检索数据,那么InnoDB将对表中所有数据加锁,实际效果跟表级锁一样。


死锁:


指两个事务或者多个事务在同一资源上相互占用,并请求对方所占用的资源,从而造成恶性循环的现象。 


出现死锁的原因: 


系统资源不足; 

进程运行推进的顺序不当; 

资源分配不当。 


产生死锁的四个必要条件: 

互斥条件: 一个资源只能被一个进程使用;

请求和保持条件:进行获得一定资源,又对其他资源发起了请求,但是其他资源被其他线程占用,请求阻塞,但是也不会释放自己占用的资源;

不可剥夺条件: 指进程所获得的资源,不可能被其他进程剥夺,只能自己释放;

环路等待条件: 进程发生死锁,必然存在着进程-资源之间的环形链。


数据库也会发生死锁的现象,数据库系统实现了各种死锁检测和死锁超时机制来解除死锁,锁监视器进行死锁检测,MySQL的InnoDB处理死锁的方式是将持有最少行级排它锁的事务进行回滚。


常见的三种避免死锁的方法:


如果不同程序会并发存取多个表,尽量约定以相同的顺序访问表,可以大大降低死锁机会;


在同一个事务中,尽可能做到一次锁定所需要的所有资源,减少死锁产生概率;


对于非常容易产生死锁的业务部分,可以尝试使用升级锁定颗粒度,通过表级锁定来减少死锁产生的概率。


乐观锁和悲观锁都是为了解决并发控制问题, 乐观锁可以认为是一种在最后提交的时候检测冲突的手段,而悲观锁则是一种避免冲突的手段。 


乐观锁:


乐观锁应用系统层面和数据的业务逻辑层次上的(实际上并没有加锁,只不过大家一直这样叫而已),利用程序处理并发, 它假定当某一个用户去读取某一个数据的时候,其他的用户不会来访问修改这个数据,但是在最后进行事务的提交的时候会进行版本的检查,以判断在该用户的操作过程中,没有其他用户修改了这个数据。


乐观锁不是数据库自带的,需要我们自己去实现。乐观锁的实现大部分都是基于版本控制实现的,级别高低是:脏读 < 不可重复读 < 幻读(级别介绍详细见数据库的事务隔离级别)。 除此之外,还可以通过时间戳的方式,通过提前读取,事后对比的方式实现。


悲观锁:


每次拿数据的时候都认为别的线程会修改数据,所以在每次拿的时候都会给数据上锁。上锁之后,当别的线程想要拿数据时,就会阻塞,直到给数据上锁的线程将事务提交或者回滚。传统的关系型数据库里就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁,共享锁,排他锁等,都是在做操作之前先上锁。与乐观锁相对应的,悲观锁是由数据库自己实现,要用的时候,我们直接调用数据库的相关语句就可以。


共享锁和排它锁是悲观锁的不同的实现,它俩都属于悲观锁的范畴。


共享锁:


共享锁又称为读锁,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。


比如事务T对数据对象A加上S锁,则事务T只能读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。这就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。


排他锁:


排他锁又称为写锁,简称X锁,排他锁就是不能与其他所并存,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。


比如事物T对数据对象A加上X锁,则只允许T读取和修改A,其它任何事务都不能再对A加任何类型的锁,直到T释放A上的锁。它防止任何其它事务获取资源上的锁,直到在事务的末尾将资源上的原始锁释放为止。


注意:


mysql InnoDB引擎默认的修改数据语句,update,delete,insert都会自动给涉及到的数据加上排他锁,select语句默认不会加任何锁类型,如果加排他锁可以使用select ...for update语句,加共享锁可以使用select ... lock in share mode语句。所以加过排他锁的数据行在其他事务种是不能修改数据的,也不能通过for update和lock in share mode锁的方式查询数据,但可以直接通过select ...from...查询数据,因为普通查询没有任何锁机制。



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