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MySQL 的锁机制

news 来源：原创 2025/5/10 10:35:47

1. 锁的作用与分类

锁的核心目标是解决并发事务中的资源竞争问题，防止数据不一致。MySQL 的锁可以从多个维度分类：

1.1 按锁的粒度（锁定范围）

锁类型	描述	适用引擎	特点
表级锁	锁定整张表，其他事务无法修改表结构或数据。	MyISAM、InnoDB	开销小，并发性低
行级锁	仅锁定某一行或多行数据，其他行仍可访问。	InnoDB	开销大，并发性高
页级锁	锁定数据页（一组连续的记录），介于表锁和行锁之间。	BDB	较少使用

1.2 按锁的模式（访问权限）

锁类型	描述	兼容性
共享锁 (S Lock)	允许事务读取数据，其他事务可加共享锁，但不可加排他锁。	共享锁之间兼容
排他锁 (X Lock)	允许事务修改数据，其他事务无法加任何锁（包括共享锁和排他锁）。	与所有锁冲突

1.3 按锁的实现方式

锁类型	描述
悲观锁	默认认为并发冲突会发生，先加锁再操作（如 `SELECT ... FOR UPDATE`）。
乐观锁	假设冲突较少，通过版本号或时间戳控制（需应用层实现，如 CAS 机制）。

2. InnoDB 的锁机制

InnoDB 是 MySQL 默认支持事务的存储引擎，其锁机制最为复杂和常用。

2.1 行级锁

共享锁 (S Lock)
语法：SELECT ... LOCK IN SHARE MODE
用途：允许其他事务读，但禁止修改或加排他锁。
排他锁 (X Lock)
语法：SELECT ... FOR UPDATE 或 DML 语句（如 UPDATE, DELETE）
用途：禁止其他事务读（取决于隔离级别）或修改。

示例：

-- 事务 A 对 id=1 的行加排他锁
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE id = 1 FOR UPDATE;
-- 事务 B 尝试修改会被阻塞
UPDATE users SET name = 'Bob' WHERE id = 1; -- 等待事务 A 提交或回滚

2.2 意向锁（Intention Locks）

意向共享锁 (IS Lock)：事务打算在某些行上加共享锁，需先在表上加 IS 锁。
意向排他锁 (IX Lock)：事务打算在某些行上加排他锁，需先在表上加 IX 锁。

作用：快速判断表级锁是否冲突，避免逐行检查。

2.3 间隙锁（Gap Locks）

锁定范围：索引记录的间隙（如 WHERE id BETWEEN 10 AND 20），防止其他事务在此范围内插入数据。
用途：解决幻读问题（在 REPEATABLE READ 隔离级别下生效）。

示例：

-- 事务 A 锁定 id > 10 的间隙
SELECT * FROM users WHERE id > 10 FOR UPDATE;
-- 事务 B 插入 id=15 会被阻塞
INSERT INTO users (id, name) VALUES (15, 'Charlie');

2.4 临键锁（Next-Key Locks）

组成：行锁 + 间隙锁，锁定索引记录及其前面的间隙。
默认行为：InnoDB 在 REPEATABLE READ 隔离级别下使用临键锁。

2.5 插入意向锁（Insert Intention Locks）

一种特殊的间隙锁，表示事务打算在某个间隙插入数据。
允许多个事务在同一个间隙插入不同的数据（只要不冲突）。

3. 锁的兼容性

不同锁之间的兼容性如下表：

当前锁 \ 请求锁	共享锁 (S)	排他锁 (X)	意向共享 (IS)	意向排他 (IX)
共享锁 (S)	✔️	❌	✔️	❌
排他锁 (X)	❌	❌	❌	❌
意向共享 (IS)	✔️	❌	✔️	✔️
意向排他 (IX)	❌	❌	✔️	✔️

4. 死锁（Deadlock）

4.1 死锁的产生

两个或多个事务互相等待对方释放锁，形成循环依赖。
示例：

事务 A 锁定行 1，请求行 2。
事务 B 锁定行 2，请求行 1。
双方互相等待，导致死锁。

4.2 死锁检测与处理

自动检测：InnoDB 使用等待图（Wait-for Graph）检测死锁。
处理方式：回滚代价最小的事务，另一个事务继续执行。
查看死锁日志：SHOW ENGINE INNODB STATUS;

4.3 避免死锁的方法

保持事务短小，尽快提交或回滚。
按固定顺序访问资源（如按主键排序更新）。
使用索引减少锁范围。
设置合理的隔离级别（如 READ COMMITTED 减少间隙锁）。

5. 锁的监控

5.1 查看当前锁信息

-- 查看 InnoDB 锁状态
SHOW ENGINE INNODB STATUS;-- 通过系统表查询锁信息（MySQL 5.7+）
SELECT * FROM information_schema.INNODB_LOCKS;
SELECT * FROM information_schema.INNODB_LOCK_WAITS;

5.2 监控锁等待

-- 查看正在等待锁的事务
SELECT * FROM information_schema.INNODB_TRX 
WHERE trx_state = 'LOCK WAIT';

6. 锁的优化与实践

6.1 减少锁冲突

合理设计索引：缩小锁范围（如使用唯一索引）。
避免长事务：尽快提交事务，减少锁持有时间。
使用低隔离级别：如 READ COMMITTED 减少间隙锁的使用。

6.2 显式锁的使用场景

悲观锁：高并发写场景（如库存扣减）。

BEGIN;
SELECT stock FROM products WHERE id = 100 FOR UPDATE;
UPDATE products SET stock = stock - 1 WHERE id = 100;
COMMIT;

乐观锁：低冲突场景（通过版本号控制）。

-- 更新时检查版本号
UPDATE products 
SET stock = stock - 1, version = version + 1 
WHERE id = 100 AND version = 5;

7. 不同存储引擎的锁差异

存储引擎	锁机制	特点
InnoDB	支持行锁、表锁	默认行级锁，支持事务和 MVCC
MyISAM	仅支持表锁	读写互斥，并发性能差
Memory	表锁	数据存储在内存，锁竞争较少