MySQL探秘(七):InnoDB行锁算法

 在上一篇《InnoDB一致性非锁定读》中，咱们了解到InnoDB使用一致性非锁定读来避免在通常的查询操做(SELECT FOR UPDATE等除外)时使用锁。然而锁这个事情是没法避免的，数据的写入，修改和删除都须要加锁。今天咱们就继续学习InnoDB锁相关的知识。

 因为文章涉及的概念比较多，惧怕你们看完后会骂人，有一种字我都认识，就不太懂的感受，文章会给出一些实例和试验，依据具体案例来说解这些概念。毕竟，实践才能出真知。

 InnoDB存储引擎支持表锁和行锁。顾名思义，表锁是锁住整张表，行锁只是锁住某些行。InnoDB经过给索引项加锁来实现行锁，若是没有索引，则经过隐藏的聚簇索引来对记录加锁。若是操做不经过索引条件检索数据，InnoDB 则对表中的全部记录加锁，实际效果就和表锁同样。InnoDB存储引擎有3种行锁的算法，分别是：

• Record Lock: 单个记录上的锁
• Gap Lock: 间隙锁，锁定一个范围，但不包括记录本上
• Next-Key Lock: Gap Lock+Record Lock，锁定一个范围，而且锁定记录自己

 以下图所示，

 例如一个索引有10,11,13,20这四个值。InnoDB能够根据须要使用Record Lock将10，11，13，20四个索引锁住，也可使用Gap Lock将(-∞,10)，(10,11)，(11,13)，(13,20)，(20, +∞)五个范围区间锁住。Next-Key Locking相似于上述两种锁的结合，它能够锁住的区间有为(-∞,10]，(10,11]，(11,13]，(13,20]，(20, +∞)，能够看出它即锁定了一个范围，也会锁定记录自己。

 InnoDB存储引擎的锁算法的一些规则以下所示，后续章节会给出对应的实验案例和详细讲解。

• 在不经过索引条件查询时，InnoDB 会锁定表中的全部记录。因此，若是考虑性能，WHERE语句中的条件查询的字段都应该加上索引。

• InnoDB经过索引来实现行锁，而不是经过锁住记录。所以，当操做的两条不一样记录拥有相同的索引时，也会由于行锁被锁而发生等待。

• 因为InnoDB的索引机制，数据库操做使用了主键索引，InnoDB会锁住主键索引；使用非主键索引时，InnoDB会先锁住非主键索引，再锁定主键索引。

• 当查询的索引是惟一索引(不存在两个数据行具备彻底相同的键值)时，InnoDB存储引擎会将Next-Key Lock降级为Record Lock，即只锁住索引自己，而不是范围。

• InnoDB对于辅助索引有特殊的处理，不只会锁住辅助索引值所在的范围，还会将其下一键值加上Gap LOCK。

• InnoDB使用Next-Key Lock机制来避免Phantom Problem（幻读问题）。

真的了解本质吗?

 在不经过索引条件查询时，InnoDB 会锁定表中的全部记录。你们能够登陆上本身的MySQL服务器，亲自试验一下。

 试验发现，会话二的查询操做真的是会发生等待。那么，这句话真的是对的吗？咱们可使用《InnoDB锁的类型和状态查询》中查询数据锁的方法查询一下，注意必须在会话二操做还在等待时进行查询，不然查询不到。

 其中lock_trx_id为1851的事务是会话二的事务，另外一个是会话一的事务。咱们能够看到两个锁都要对值为1的主键索引加锁。须要注意的是，这里是对主键进行加锁。两者之间的关系是怎么肯定的呢?咱们能够经过information_schema.INNODB_LOCK_WAITS中的数据肯定。

 奇怪，不是说好的锁定表中的全部记录嘛？查找了不少资料，发现INNODB_LOCKS的定义以下：

The INNODB_LOCKS table contains information about each lock that an InnoDB transaction has requested but not yet acquired, and each lock that a transaction holds that is blocking another transaction.

 也就是说，这张表并不会显示全部锁的信息，而是只显示要申请却没有申请到，和已经持有锁而且阻塞其余线程的锁信息。怪不得必须在会话二进行等待时进行查询才能查获得数据。

 由于两个会话的操做都要锁住全部的行，因此发现每次在第一行记录上就发生了锁等待。那咱们使用插入语句试试。表e1的主键a的值为1-4，咱们分别插入主键为1-4(固然会有主键重复问题，可是因为有锁，一直等待)的新记录，分别查询锁信息，就能看到会话一的事务对全部的主键都加了锁，也就是对全部的记录都加了锁。

是索引，而不是记录

 InnoDB存储引擎的行锁是经过锁住索引实现的，而不是记录。这是理解不少数据库锁问题的关键。

 因为InnoDB特殊的索引机制，数据库操做使用主键索引时，InnoDB会锁住主键索引；使用非主键索引时，InnoDB会先锁住非主键索引，再锁定主键索引。不了解InnoDB索引机制的能够参考这篇文章

 以下图所示，当InnoDB锁定非主键索引b时，它也会锁住其对应的主键索引，因此锁住b值为2和3的非主键索引，那么与其相关的a值为6,5的主键索引也须要被锁住。

 好比说，一种常见的死锁状况通常出如今以下图所示的操做场景中。

 会话一的语句使用了b上的索引，由于它是非主键索引，因此会先在b索引上添加锁，再去a索引上加锁。而会话二的语句偏偏相反，会先在索引a上加锁，再去索引b加锁。这种状况下，就可能出现死锁。

Next-Key Lock锁到底有什么用？

 默认隔离级别REPEATABLE-READ下，InnoDB中行锁默认使用算法Next-Key Lock，只有当查询的索引是惟一索引或主键时，InnoDB会对Next-Key Lock进行优化，将其降级为Record Lock，即仅锁住索引自己，而不是范围。当查询的索引为辅助索引时，InnoDB则会使用Next-Key Lock进行加锁。InnoDB对于辅助索引有特殊的处理，不只会锁住辅助索引值所在的范围，还会将其下一键值加上Gap LOCK。

 废话很少说，咱们来看一下相关的实验，先作一下准备。

CREATE TABLE e4 (a INT, b INT, PRIMARY KEY(a), KEY(b));
INSERT INTO e4 SELECT 1,1;
INSERT INTO e4 SELECT 3,1;
INSERT INTO e4 SELECT 5,3;
INSERT INTO e4 SELECT 7,6;
INSERT INTO e4 SELECT 10,8;
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 而后开启一个会话执行下面的语句。

SELECT * FROM e4 WHERE b=3 FOR UPDATE; 
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 由于经过索引b来进行查询，因此InnoDB会使用Next-Key Lock进行加锁，而且索引b是非主键索引，因此还会对主键索引a进行加锁。对于主键索引a，仅仅对值为5的索引加上Record Lock（由于以前的规则）。而对于索引b，须要加上Next-Key Lock索引，锁定的范围是(1,3]。除此以外，还会对其下一个键值加上Gap Lock，即还有一个范围为(3,6)的锁。  你们能够再新开一个会话，执行下面的SQL语句，会发现都会被阻塞。

SELECT * FROM e4 WHERE a = 5 FOR UPDATE;  # 主键a被锁
INSERT INTO e4 SELECT 4,2;   # 插入行b的值为2，在锁定的(1,3]范围内
INSERT INTO e4 SELECT 6,5; # 插入行b的值为5，在锁定的(3,6)范围内
复制代码

 InnoDB引擎采用Next-Key Lock来解决幻读问题。由于Next-Key Lock是锁住一个范围，因此就不会产生幻读问题。可是须要注意的是，InnoDB只在Repeatable Read隔离级别下使用该机制。

后记

 咱们后续还会探讨InnoDB的事务的知识，请你们持续关注。

• Mysql探索(一):B-Tree索引

• 数据库内部存储结构探索

• MySQL探秘(二)：SQL语句执行过程详解

• MySQL探秘(三):InnoDB的内存结构和特性

• MySQL探秘(四):InnoDB的磁盘文件及落盘机制

• MySQL探秘(五):InnoDB锁的类型和状态查询

• MySQL探秘(六):InnoDB一致性非锁定读

参考

• 淘宝数据库博客
• Mysql Innodb 中的锁
• MySQL关于Lock类型的官方文档