表級(jí)鎖、行級(jí)鎖、頁(yè)級(jí)鎖

數(shù)據(jù)庫(kù)鎖定機(jī)制簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是數(shù)據(jù)庫(kù)為了保證數(shù)據(jù)的一致性，而使各種共享資源在被并發(fā)訪問(wèn)變得有序所設(shè)計(jì)的一種規(guī)則。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)由于其自身架構(gòu)的特點(diǎn)，存在多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)引擎，每種存儲(chǔ)引擎的鎖定機(jī)制都是為各自所面對(duì)的特定場(chǎng)景而優(yōu)化設(shè)計(jì)，所以各存儲(chǔ)引擎的鎖定機(jī)制也有較大區(qū)別。

MySQL各存儲(chǔ)引擎使用了三種類型（級(jí)別）的鎖定機(jī)制：表級(jí)鎖定，行級(jí)鎖定和頁(yè)級(jí)鎖定。

表級(jí)鎖

表級(jí)別的鎖定是MySQL各存儲(chǔ)引擎中最大顆粒度的鎖定機(jī)制。該鎖定機(jī)制最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)邏輯非常簡(jiǎn)單，帶來(lái)的系統(tǒng)負(fù)面影響最小。所以獲取鎖和釋放鎖的速度很快。

當(dāng)然，鎖定顆粒度大所帶來(lái)最大的負(fù)面影響就是出現(xiàn)鎖定資源爭(zhēng)用的概率也會(huì)最高，致使并發(fā)度大打折扣。

使用表級(jí)鎖定的主要是MyISAM，MEMORY，CSV等一些非事務(wù)性存儲(chǔ)引擎。

行級(jí)鎖

行級(jí)鎖定最大的特點(diǎn)就是鎖定對(duì)象的顆粒度很小，由于鎖定顆粒度很小，所以發(fā)生鎖定資源爭(zhēng)用的概率也最小，能夠給予應(yīng)用程序盡可能大的并發(fā)處理能力而提高一些需要高并發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的整體性能。

雖然能夠在并發(fā)處理能力上面有較大的優(yōu)勢(shì)，但是行級(jí)鎖定也因此帶來(lái)了不少弊端。

由于鎖定資源的顆粒度很小，所以每次獲取鎖和釋放鎖需要做的事情也更多，帶來(lái)的消耗自然也就更大了。此外，行級(jí)鎖定也最容易發(fā)生死鎖。

使用行級(jí)鎖定的主要是InnoDB存儲(chǔ)引擎

頁(yè)級(jí)鎖

頁(yè)級(jí)鎖定是MySQL中比較獨(dú)特的一種鎖定級(jí)別。頁(yè)級(jí)鎖定的特點(diǎn)是鎖定顆粒度介于行級(jí)鎖定與表級(jí)鎖之間，所以獲取鎖定所需要的資源開(kāi)銷，以及所能提供的并發(fā)處理能力也同樣是介于上面二者之間。

使用頁(yè)級(jí)鎖定的主要是BerkeleyDB存儲(chǔ)引擎。

總結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，MySQL這3種鎖的特性可大致歸納如下：

表級(jí)鎖：開(kāi)銷小，加鎖快；不會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度大，發(fā)生鎖沖突的概率最高，并發(fā)度最低；

行級(jí)鎖：開(kāi)銷大，加鎖慢；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率最低，并發(fā)度也最高；

頁(yè)面鎖：開(kāi)銷和加鎖時(shí)間界于表鎖和行鎖之間；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間，并發(fā)度一般。

共享鎖、排它鎖

InnoDB 實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的行級(jí)鎖，包括兩種：共享鎖（簡(jiǎn)稱 s 鎖）、排它鎖（簡(jiǎn)稱 x 鎖）。

對(duì)于共享鎖而言，對(duì)當(dāng)前行加共享鎖，不會(huì)阻塞其他事務(wù)對(duì)同一行的讀請(qǐng)求，但會(huì)阻塞對(duì)同一行的寫請(qǐng)求。只有當(dāng)讀鎖釋放后，才會(huì)執(zhí)行其它事物的寫操作。

對(duì)于排它鎖而言，會(huì)阻塞其他事務(wù)對(duì)同一行的讀和寫操作，只有當(dāng)寫鎖釋放后，才會(huì)執(zhí)行其它事務(wù)的讀寫操作。

簡(jiǎn)而言之，就是

讀鎖會(huì)阻塞寫(X)，但是不會(huì)堵塞讀(S)。而寫鎖則會(huì)把讀(S)和寫(X)都堵塞

對(duì)于InnoDB 在RR(MySQL默認(rèn)隔離級(jí)別) 而言，對(duì)于 update、delete 和 insert 語(yǔ)句， 會(huì)自動(dòng)給涉及數(shù)據(jù)集加排它鎖（X）；

對(duì)于普通 select 語(yǔ)句，innodb 不會(huì)加任何鎖。如果想在select操作的時(shí)候加上 S鎖 或者 X鎖，需要我們手動(dòng)加鎖。

-- 加共享鎖（S）
select * from table_name where ... lock in share mode
-- 加排它鎖（X)
select * from table_name where ... for update

用 select… in share mode 獲得共享鎖，主要用在需要數(shù)據(jù)依存關(guān)系時(shí)來(lái)確認(rèn)某行記錄是否存在，并確保沒(méi)有人對(duì)這個(gè)記錄進(jìn)行 update 或者 delete 操作。

但是如果當(dāng)前事務(wù)也需要對(duì)該記錄進(jìn)行更新操作,則有可能造成死鎖，對(duì)于鎖定行記錄后需要進(jìn)行更新操作的應(yīng)用，應(yīng)該使用 select… for update 方式獲得排他鎖。

記錄鎖（Record Locks）

記錄鎖其實(shí)很好理解，對(duì)表中的記錄加鎖，叫做記錄鎖，簡(jiǎn)稱行鎖。比如

SELECT * FROM `test` WHERE `id`=1 FOR UPDATE;

它會(huì)在 id=1 的記錄上加上記錄鎖，以阻止其他事務(wù)插入，更新，刪除 id=1 這一行。

需要注意的是：

• id 列必須為唯一索引列或主鍵列，否則上述語(yǔ)句加的鎖就會(huì)變成臨鍵鎖(有關(guān)臨鍵鎖下面會(huì)講)。
• 同時(shí)查詢語(yǔ)句必須為精準(zhǔn)匹配（=），不能為 >、<、like等，否則也會(huì)退化成臨鍵鎖。

其他實(shí)現(xiàn)

在通過(guò) 主鍵索引 與 唯一索引 對(duì)數(shù)據(jù)行進(jìn)行 UPDATE 操作時(shí)，也會(huì)對(duì)該行數(shù)據(jù)加記錄鎖：

-- id 列為主鍵列或唯一索引列 
UPDATE SET age = 50 WHERE id = 1;

記錄鎖是鎖住記錄，鎖住索引記錄，而不是真正的數(shù)據(jù)記錄.

如果要鎖的列沒(méi)有索引，進(jìn)行全表記錄加鎖

記錄鎖也是排它(X)鎖,所以會(huì)阻塞其他事務(wù)對(duì)其插入、更新、刪除。

間隙鎖（Gap Locks）

間隙鎖 是 Innodb 在 RR(可重復(fù)讀) 隔離級(jí)別 下為了解決幻讀問(wèn)題時(shí)引入的鎖機(jī)制。間隙鎖是innodb中行鎖的一種。

請(qǐng)務(wù)必牢記：使用間隙鎖鎖住的是一個(gè)區(qū)間，而不僅僅是這個(gè)區(qū)間中的每一條數(shù)據(jù)。

舉例來(lái)說(shuō)，假如emp表中只有101條記錄，其empid的值分別是1,2,…,100,101，下面的SQL：

  SELECT * FROM emp WHERE empid > 100 FOR UPDATE

當(dāng)我們用條件檢索數(shù)據(jù)，并請(qǐng)求共享或排他鎖時(shí)，InnoDB不僅會(huì)對(duì)符合條件的empid值為101的記錄加鎖，也會(huì)對(duì)empid大于101（這些記錄并不存在）的“間隙”加鎖。

這個(gè)時(shí)候如果你插入empid等于102的數(shù)據(jù)的，如果那邊事物還沒(méi)有提交，那你就會(huì)處于等待狀態(tài)，無(wú)法插入數(shù)據(jù)。

有關(guān)間隙鎖所需講的東西還是蠻多的，我會(huì)單獨(dú)寫一篇文章來(lái)分析間隙鎖，并在文章中附上完整的示例。

臨鍵鎖（Next-Key Locks）

Next-key鎖是記錄鎖和間隙鎖的組合，它指的是加在某條記錄以及這條記錄前面間隙上的鎖。

也可以理解為一種特殊的間隙鎖。通過(guò)臨建鎖可以解決幻讀的問(wèn)題。每個(gè)數(shù)據(jù)行上的非唯一索引列上都會(huì)存在一把臨鍵鎖，當(dāng)某個(gè)事務(wù)持有該數(shù)據(jù)行的臨鍵鎖時(shí)，會(huì)鎖住一段左開(kāi)右閉區(qū)間的數(shù)據(jù)。

需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，InnoDB 中行級(jí)鎖是基于索引實(shí)現(xiàn)的，臨鍵鎖只與非唯一索引列有關(guān)，在唯一索引列（包括主鍵列）上不存在臨鍵鎖

假設(shè)有如下表：id主鍵, age 普通索引

該表中 age 列潛在的臨鍵鎖有：

(-∞, 10],

(10, 24],

(24, 32],

(32, 45],

(45, +∞],

在事務(wù) A 中執(zhí)行如下命令：

-- 根據(jù)非唯一索引列 UPDATE 某條記錄 
UPDATE table SET name = Vladimir WHERE age = 24; 
-- 或根據(jù)非唯一索引列 鎖住某條記錄 
SELECT * FROM table WHERE age = 24 FOR UPDATE;

不管執(zhí)行了上述 SQL 中的哪一句，之后如果在事務(wù) B 中執(zhí)行以下命令，則該命令會(huì)被阻塞：

INSERT INTO table VALUES(100, 26, 'tianqi');

很明顯，事務(wù) A 在對(duì) age 為 24 的列進(jìn)行 UPDATE 操作的同時(shí)，也獲取了 (10, 32] 這個(gè)區(qū)間內(nèi)的 臨鍵鎖 。

總結(jié)

這里對(duì) 記錄鎖、間隙鎖、臨鍵鎖 做一個(gè)總結(jié)

• InnoDB 中的行鎖的實(shí)現(xiàn)依賴于索引，一旦某個(gè)加鎖操作沒(méi)有使用到索引，那么該鎖就會(huì)退化為表鎖。
• 記錄鎖存在于包括主鍵索引在內(nèi)的唯一索引中，鎖定單條索引記錄。
• 間隙鎖存在于非唯一索引中，鎖定開(kāi)區(qū)間范圍內(nèi)的一段間隔，它是基于臨鍵鎖實(shí)現(xiàn)的。
• 臨鍵鎖存在于非唯一索引中，該類型的每條記錄的索引上都存在這種鎖，它是一種特殊的間隙鎖，鎖定一段左開(kāi)右閉的索引區(qū)間。

意向鎖

意向鎖也分為意向共享鎖(IS) 和 意向排他鎖(IX)

• 意向共享(IS)鎖：事務(wù)有意向?qū)Ρ碇械哪承┬屑庸蚕礞i（S鎖）

-- 事務(wù)要獲取某些行的 S 鎖，必須先獲得表的 IS 鎖。
SELECT column FROM table ... LOCK IN SHARE MODE;

• 意向排他(IX)鎖：事務(wù)有意向?qū)Ρ碇械哪承┬屑优潘i（X鎖）

 -- 事務(wù)要獲取某些行的 X 鎖，必須先獲得表的 IX 鎖。
SELECT column FROM table ... FOR UPDATE;

首先我們要明白四點(diǎn)

• 意向共享鎖（IS）和 意向排他鎖（IX）都是表鎖。
• 意向鎖是一種 不與行級(jí)鎖沖突的表級(jí)鎖，這一點(diǎn)非常重要。
• 意向鎖是 InnoDB 自動(dòng)加的， 不需用戶干預(yù)。
• 意向鎖是在 InnoDB 下存在的內(nèi)部鎖，對(duì)于MyISAM 而言 沒(méi)有意向鎖之說(shuō)。

這里就會(huì)有疑惑，既然前面已經(jīng)有了共享鎖（S鎖）、排它鎖（X鎖）。那么為什么需要引入意向鎖呢？它能解決什么問(wèn)題呢？

我們可以理解 意向鎖 存在的目的就是 為了讓InnoDB 中的行鎖和表鎖更高效的共存。

為什么這么說(shuō)，我們來(lái)舉一個(gè)例子。下面有一張表 id是主鍵

事務(wù) A 獲取了某一行的排他鎖，并未提交：

SELECT * FROM users WHERE id = 6 FOR UPDATE;

事務(wù) B 想要獲取users表的表鎖：

LOCK TABLES users READ;

因?yàn)楣蚕礞i與排他鎖互斥，所以事務(wù) B 在視圖對(duì) users 表加共享鎖的時(shí)候，必須保證：

• 當(dāng)前沒(méi)有其他事務(wù)持有 users 表的排他鎖。
• 當(dāng)前沒(méi)有其他事務(wù)持有 users 表中任意一行的排他鎖 。

為了檢測(cè)是否滿足第二個(gè)條件，事務(wù) B 必須在確保users表不存在任何排他鎖的前提下，去檢測(cè)表中的每一行是否存在排他鎖。很明顯這是一個(gè)效率很差的做法，但是有了意向鎖之后，情況就不一樣了：事務(wù)B只要看表上有沒(méi)有意向共享鎖，有則說(shuō)明表中有些行被共享行鎖鎖住了，因此，事務(wù)B申請(qǐng)表的寫鎖會(huì)被阻塞。這樣是不是就高效多了。

這也解釋就應(yīng)該清楚，為什么有意向鎖這個(gè)東西存在了。

我們可以舉個(gè)生活中的例子，再來(lái)理解下為什么需要存在意向鎖。

打個(gè)比方，就像有個(gè)游樂(lè)場(chǎng)，很多小朋友進(jìn)去玩，看門大爺如果要下班鎖游樂(lè)場(chǎng)的門(加表鎖)，他必須確保每個(gè)角落都要去檢查一遍，確保每個(gè)小朋友都離開(kāi)了(釋放行鎖)，才可以鎖門。

假設(shè)鎖門是件頻繁發(fā)生的事情，大爺就會(huì)非常崩潰。那大爺想了一個(gè)辦法，每個(gè)小朋友進(jìn)入，就把自己的名字寫在本子上，小朋友離開(kāi)，就把自己的名字劃掉，那大爺就能方便掌握有沒(méi)有小朋友在游樂(lè)場(chǎng)里，不必每個(gè)角落都去尋找一遍。例子中的“小本子”，就是意向鎖，他記錄的信息并不精細(xì)，他只是提醒大爺，是否有人在屋里。

這里我們?cè)賮?lái)看下 共享(S)鎖、排他(X)鎖、意向共享鎖（IS）、意向排他鎖（IX）的兼容性

可以看出 意向鎖之間是互相兼容的.那你存在的意義是啥？

意向鎖不會(huì)為難意向鎖。也不會(huì)為難行級(jí)排他(X)/共享(X)鎖,它的存在是為難表級(jí)排他(X)/共享(X)鎖。

注意這里的排他(X)/共享(S)鎖指的都是表鎖！意向鎖不會(huì)與行級(jí)的共享/排他鎖互斥！

意向鎖與意向鎖之間永遠(yuǎn)是兼容的，因?yàn)楫?dāng)你不論加行級(jí)的X鎖或S鎖，都會(huì)自動(dòng)獲取表級(jí)的IX鎖或者IS鎖。也就是你有10個(gè)事務(wù)，對(duì)不同的10行加了行級(jí)X鎖，那么這個(gè)時(shí)候就存在10個(gè)IX鎖。

這10個(gè)IX存在的作用是啥呢，就是假如這個(gè)時(shí)候有個(gè)事務(wù)，想對(duì)整個(gè)表加排它X鎖,那它不需要遍歷每一行是否存在S或X鎖，而是看有沒(méi)有存在 意向鎖 ，只要存在一個(gè)意向鎖，那這個(gè)事務(wù)就加不了表級(jí)排它(X)鎖，要等上面10個(gè)IX全部釋放才行。

插入意向鎖

在講解插入意向鎖之前，先來(lái)思考一個(gè)問(wèn)題

下面有張表 id主鍵，age普通索引

首先事務(wù) A 插入了一行數(shù)據(jù)，并且沒(méi)有 commit：

INSERT INTO users SELECT 4, 'Bill', 15;

隨后事務(wù) B 試圖插入一行數(shù)據(jù)：

INSERT INTO users SELECT 5, 'Louis', 16;

請(qǐng)問(wèn)：

1、事務(wù)A使用了什么鎖？

2、 事務(wù) B 是否會(huì)被事務(wù) A 阻塞？

插入意向鎖是在插入一條記錄行前，由 INSERT 操作產(chǎn)生的一種間隙鎖。

該鎖用以表示插入意向，當(dāng)多個(gè)事務(wù)在同一區(qū)間（gap）插入位置不同的多條數(shù)據(jù)時(shí)，事務(wù)之間不需要互相等待。

假設(shè)存在兩條值分別為 4 和 7 的記錄，兩個(gè)不同的事務(wù)分別試圖插入值為 5 和 6 的兩條記錄，每個(gè)事務(wù)在獲取插入行上獨(dú)占的（排他）鎖前，都會(huì)獲?。?，7]之間的間隙鎖，但是因?yàn)閿?shù)據(jù)行之間并不沖突，所以兩個(gè)事務(wù)之間并不會(huì)產(chǎn)生沖突（阻塞等待）。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，插入意向鎖 的特性可以分成兩部分：

• 插入意向鎖是一種特殊的間隙鎖 —— 間隙鎖可以鎖定開(kāi)區(qū)間內(nèi)的部分記錄。
• 插入意向鎖之間互不排斥，所以即使多個(gè)事務(wù)在同一區(qū)間插入多條記錄，只要記錄本身（主鍵、唯一索引）不沖突，那么事務(wù)之間就不會(huì)出現(xiàn)沖突等待。

雖然插入意向鎖中含有意向鎖三個(gè)字，但是它并不屬于意向鎖而屬于間隙鎖，因?yàn)橐庀蜴i是表鎖而插入意向鎖是行鎖。

現(xiàn)在我們可以回答開(kāi)頭的問(wèn)題了：

1、 使用插入意向鎖與記錄鎖。

2、事務(wù) A 不會(huì)阻塞事務(wù) B。

為什么不用間隙鎖

如果只是使用普通的間隙鎖會(huì)怎么樣呢？我們?cè)诳词聞?wù)A,其實(shí)它一共獲取了3把鎖

• id 為 4 的記錄行的記錄鎖。
• age 區(qū)間在（10，15] 的間隙鎖。
• age 區(qū)間在（15，20] 的間隙鎖。

最終，事務(wù) A 插入了該行數(shù)據(jù)，并鎖住了（10，20] 這個(gè)區(qū)間。

隨后事務(wù) B 試圖插入一行數(shù)據(jù)：

因?yàn)?16 位于（15，20] 區(qū)間內(nèi)，而該區(qū)間內(nèi)又存在一把間隙鎖，所以事務(wù) B 別說(shuō)想申請(qǐng)自己的間隙鎖了，它甚至不能獲取該行的記錄鎖，自然只能乖乖的等待 事務(wù) A結(jié)束，才能執(zhí)行插入操作。

很明顯，這樣做事務(wù)之間將會(huì)頻發(fā)陷入阻塞等待，插入的并發(fā)性非常之差。這時(shí)如果我們?cè)偃セ叵胛覀儎倓傊v過(guò)的插入意向鎖，就不難發(fā)現(xiàn)它是如何優(yōu)雅的解決了并發(fā)插入的問(wèn)題。

總結(jié)

InnoDB在RR的事務(wù)隔離級(jí)別下，使用插入意向鎖來(lái)控制和解決并發(fā)插入。
插入意向鎖是一種特殊的間隙鎖。
插入意向鎖在鎖定區(qū)間相同但記錄行本身不沖突的情況下互不排斥。

審核編輯：劉清