Mysql组合索引的update在多种情况下的间隙锁的范围(简单来说)

简单来说，当 UPDATE 语句的 WHERE 条件使用了组合索引，并且需要锁定不存在的“间隙”来防止幻读时，就会产生间隙锁。间隙锁的范围取决于 WHERE 条件如何利用组合索引，以及数据库的隔离级别。

我们用图书馆的例子。比如：

• 分类（Category）：计算机、历史、文学
• 出版年份（PublishYear）：2020、2021、2022
• 书名（Title）：具体书名

现在，图书馆对 (Category, PublishYear, Title) 建立了一个组合索引。这意味着书架上的书是先按分类排好，然后在每个分类里再按出版年份排好，最后在每个年份里按书名排好。

假设你现在是图书馆管理员，要进行一些更新操作。

核心问题： 当你更新某些书时，为了防止别人在你更新期间偷偷“插入”或“删除”一些书，导致你更新完后发现书的数量不对（幻读），你需要锁定一些“空位”（间隙）。这些空位锁定的范围有多大？

深入理解：

间隙锁是 InnoDB 存储引擎在 可重复读（Repeatable Read） 隔离级别下，为了解决 幻读（Phantom Read） 问题而引入的一种锁。它锁定的是索引记录之间的“间隙”，或者索引记录之前/之后的空间。

当 UPDATE 语句使用组合索引时，间隙锁的范围会变得比较复杂，因为它涉及到索引的“最左前缀原则”以及 WHERE 条件的匹配程度。

我们分几种情况来讨论：

情况一：WHERE 条件完全匹配组合索引的“最左前缀”或全部列，且是等值查询。

场景： 你想更新“计算机”分类下，“2021年”出版的，名为“数据库原理”这本书的价格。
UPDATE books SET price = 100 WHERE category = '计算机' AND publish_year = 2021 AND title = '数据库原理';

索引： (Category, PublishYear, Title)

1. 数据库会通过组合索引精确找到这本书。
2. 由于是精确匹配，并且找到了具体的记录，数据库会给这条记录加上行级排他锁（X Lock）。
3. 间隙锁： 在这种情况下，如果 WHERE 条件能够精确匹配到一条或几条存在的记录，并且这些记录是连续的，那么间隙锁的范围通常会非常小，甚至可能没有明显的间隙锁（因为行锁已经足够）。
   • 为什么？ 因为你已经找到了具体的书，你只需要锁住这本书本身。如果其他人在这个位置插入一本完全相同的书（这通常被唯一索引阻止），或者插入一本在排序上紧邻的书，并不会影响你当前对“数据库原理”这本书的更新。
   • 例外： 如果 WHERE 条件匹配到了一个不存在的记录，但这个记录可能存在于某个间隙中（例如，你尝试更新一本不存在的书），那么为了防止幻读，可能会在这个不存在的记录应该插入的位置前后加上间隙锁。但对于精确匹配存在的记录，间隙锁通常不是主要考虑。

情况二：WHERE 条件只使用了组合索引的部分列（最左前缀），且是等值查询。

场景： 你想更新“计算机”分类下，所有“2021年”出版的书的价格。
UPDATE books SET price = 100 WHERE category = '计算机' AND publish_year = 2021;

索引： (Category, PublishYear, Title)

1. 数据库会通过组合索引找到所有 category = '计算机' 且 publish_year = 2021 的书。
2. 它会给这些找到的所有行都加上行级排他锁（X Lock）。
3. 间隙锁： 这是间隙锁发挥作用的关键场景。为了防止其他事务在“计算机”分类下，“2021年”出版的书籍之间或前后插入新的书籍（例如，插入一本 title = '操作系统' 的书），数据库会在这些行之间以及这些行所在的“范围”前后加上间隙锁。
   • 范围： 间隙锁会锁定 (Category='计算机', PublishYear=2021) 这个“范围”内的所有可能的 Title 值。
   • 具体表现： 假设在索引中，('计算机', 2021, '算法') 后面是 ('计算机', 2021, '数据结构')。那么，('计算机', 2021, '算法') 和 ('计算机', 2021, '数据结构') 之间的间隙会被锁定。同时，('计算机', 2021, '数据结构') 之后，直到下一个 ('计算机', 2022, ...) 或 ('历史', ...) 之前的间隙也会被锁定。
   • 目的： 确保在你更新期间，没有人能插入新的 ('计算机', 2021, ...) 的书，从而避免幻读。

情况三：WHERE 条件使用了范围查询（BETWEEN, >, <, LIKE 等）。

场景： 你想更新“计算机”分类下，所有“2020年到2022年”出版的书的价格。
UPDATE books SET price = 100 WHERE category = '计算机' AND publish_year BETWEEN 2020 AND 2022;

索引： (Category, PublishYear, Title)

1. 数据库会通过组合索引找到所有 category = '计算机' 且 publish_year 在 2020 到 2022 之间的书。
2. 它会给这些找到的所有行都加上行级排他锁（X Lock）。
3. 间隙锁： 间隙锁的范围会覆盖整个查询的范围。
   • 起始点： 间隙锁会从 ('计算机', 2020, MIN_VALUE) 之前的间隙开始。
   • 结束点： 间隙锁会延伸到 ('计算机', 2022, MAX_VALUE) 之后的间隙。
   • 中间： 在 ('计算机', 2020, ...) 到 ('计算机', 2022, ...) 之间的所有行和间隙都会被锁定。这意味着，即使 ('计算机', 2021, '操作系统') 这本书不存在，它应该存在的位置也会被间隙锁覆盖，防止其他事务插入。
   • 目的： 确保在你更新这个范围内的书时，没有人能插入或删除任何符合这个范围的新书，从而避免幻读。

情况四：WHERE 条件没有使用组合索引的最左前缀，或者没有使用索引。

场景： 你想更新所有“2021年”出版的书的价格（不考虑分类）。
UPDATE books SET price = 100 WHERE publish_year = 2021;

索引： (Category, PublishYear, Title)

1. 由于 WHERE 条件没有使用组合索引的最左前缀（Category），数据库可能无法有效利用这个组合索引。
2. 全表扫描： 数据库可能会进行全表扫描来找到所有 publish_year = 2021 的行。
3. 锁的升级： 在这种情况下，为了保证事务的隔离性，数据库可能会采取更粗粒度的锁策略：
   • 表级锁： 最坏的情况是，数据库为了避免幻读，直接对整个 books 表加表级排他锁（Table-Level X Lock）。这意味着在你的 UPDATE 语句执行期间，其他任何对 books 表的读写操作都会被阻塞。
   • 行锁 + 间隙锁（但范围可能很大）： 即使是行锁，由于是全表扫描，它会扫描所有行，并对符合条件的行加行锁。同时，为了防止幻读，它可能需要在整个扫描过程中，对所有扫描到的间隙都加上间隙锁。这实际上等同于锁定了整个表，因为间隙锁会覆盖所有可能的插入点。
   • 目的： 确保在全表扫描并更新的过程中，没有新的行被插入或删除，从而避免幻读。

情况五：WHERE 条件使用了组合索引，但条件不精确，导致索引扫描范围很大。

场景： 你想更新所有 category 以“C”开头的书的价格。
UPDATE books SET price = 100 WHERE category LIKE 'C%';

索引： (Category, PublishYear, Title)

1. 数据库会利用 Category 上的索引（最左前缀）来查找。
2. 它会扫描所有 Category 以 ‘C’ 开头的索引项。
3. 间隙锁： 间隙锁的范围会覆盖所有 Category 以 ‘C’ 开头的索引项以及它们之间的所有间隙。
   • 具体表现： 假设你的索引中有 ('计算机', ...)、('财务', ...) 等。那么从第一个以 ‘C’ 开头的 Category 之前，到最后一个以 ‘C’ 开头的 Category 之后，所有相关的间隙都会被锁定。
   • 目的： 防止其他事务插入新的 Category 以 ‘C’ 开头的书籍，从而避免幻读。

总结间隙锁的范围：

间隙锁的范围是动态的，它取决于：

1. 隔离级别： 间隙锁主要在 可重复读（Repeatable Read） 隔离级别下生效。在读已提交（Read Committed）隔离级别下，通常不会有间隙锁（除非是外键约束检查等特殊情况）。
2. WHERE 条件如何利用索引：
   • 精确匹配（等值查询）到存在记录： 间隙锁范围最小，通常只锁定行本身。
   • 范围查询（BETWEEN, >, <, LIKE 等）或部分索引列匹配： 间隙锁会锁定整个查询范围内的所有行和间隙，以防止幻读。范围越大，间隙锁的范围也越大。
   • 无法使用索引或索引效率低下： 可能导致全表扫描，进而可能升级为表级锁，或者间隙锁覆盖整个表，导致并发性急剧下降。
3. 索引的类型：
   • 唯一索引： 如果 WHERE 条件通过唯一索引精确匹配到一条记录，通常只需要行锁，间隙锁的影响很小。
   • 非唯一索引： 非唯一索引更容易产生间隙锁，因为存在多个相同值的可能性，以及在这些相同值之间插入新值的可能性。

核心思想： 间隙锁是为了保护一个“范围”内的“不存在”的数据，防止其他事务在这个范围内插入新的数据，从而破坏当前事务的“可重复读”的幻象。UPDATE 操作在定位到要修改的行后，为了确保这些行在事务提交前不会被其他事务的插入操作所“包围”或“改变其相对位置”，就会对相关的间隙加锁。