MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图

大家好,我是树哥。

在上篇文章,我们聊了「MySQL 啥时候会用表锁,啥时候用行锁」这个问题。在文章中,我们还留了一个问题,即:如果查询或更新时的数据特别多,是否从行锁会升级为表锁?此外,还有朋友留言说到:不同的隔离级别可能会用不同的锁,可以结合隔离级别来聊聊。

其实上面虽然是两个问题,但如果你把不同隔离级别下的加锁问题搞清楚了,那么第一个问题自然也清楚了。今天,就让我带着大家来聊聊不同隔离级别下,都会使用什么锁!

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图1

说透 MySQL 锁机制

在深入探讨不同隔离级别的锁内容之前,我们需要先回顾一下关于 MySQL 锁的本质以及一些基础内容,这样有利于我们后续的理解。

对于 MySQL 来说,如果只支持串行访问的话,那么其效率会非常低。因此,为了提高数据库的运行效率,MySQL 需要支持并发访问。而在并发访问的情况下,会发生各种各样的问题,例如:脏读、不可重复读、幻读等问题。为了解决这些问题,就出现了事务隔离级别。

本质上,事务隔离级别就是为了解决并发访问下的数据一致性问题的。不同的事务隔离级别,解决了不同程度的数据一致性。而我们所说的全局锁、表锁、行级锁等等,其实都是事务隔离级别的具体实现。而 MVCC、意向锁,则是一些局部的性能优化。

上面这段话,基本上就是对 MySQL 锁机制很透彻的理解。当我们懂了这些概念之间的关系之后,我们才能更加清晰地理解知识点。

事务隔离级别

相信大家都知道,MySQL 的事务隔离级别有如下 4 个,分别是:

  1. 读未提交
  2. 读已提交(READ COMMITTED)
  3. 可重复读(REPEATABLE READ)
  4. 串行化

读未提交,可以读取到其他事务还没提交的数据。 在这个隔离级别下,由于可以读取到未提交的值,因此会产生「脏读」问题。举个例子:A 事务更新了 price 为 30,但还未提交。此时 B 事务读取到了 price 为 30,但后续 A 事务回滚了,那么 B 事务读取到的 price 就是错的(脏的)。

读已提交,只能读到其他事务已经提交的数据。 这个隔离级别解决了脏读的问题,不会读到未提交的值,但是却会产生「不可重复读」问题。「不可重复读」指的是在同一个事务范围内,前后两次读取到的数据不一样。举个例子:A 事务第 1 次读取了 price 为 10。随后 B 事务将 price 更新为 20,接着 A 事务再次读取 price 为 30。A 事务前后两次读取到的数据是不一样的,这就是不可重复读。

思考题:MySQL 读已提交可以解决脏读问题,那它具体是如何解决的?

可重复读,指的是同一事务范围内读取到的数据是一致的。 这个隔离级别解决了「不可重复读」的问题,只要是在同一事务范围内,那么读取到的数据就是一样的。对于 MySQL Innodb 来说,其实通过 MVCC 来实现的。但「可重复读」隔离级别会产生幻读问题,即对于某个范围的数据读取,前后两次可能读取到不同的结果。

举个例子:数据库中有 price 为 1、3、5 三个商品,此时 A 事务查询 price

可以看到「幻读」与「不可重复读」是有些类似的,只是「不可重复读」更多指的是某一条记录,而「幻读」指的则是某个范围数据。对于 MySQL Innodb 来说,其通过行级锁级别的 Gap Lock 解决了幻读的问题。

串行化,指的是所有事务串行执行。 这个就最简单了,不用去竞争,一个个去执行,但是效率也是最低的。

MySQL 锁类型

在 MySQL 中有全局锁、表级锁、行级锁三种类型,其中比较关键的是表级锁盒行级锁。

对于表级锁而言,其又分为表锁、元数据锁、意向锁三种。对于元数据锁而言,基本上都是数据库自行操作,我们无须关心。在 Innodb 存储存储引擎中,表锁也用得比较少。

对于行级锁而言,其又记录锁、间隙锁、Next-Key 锁。记录锁就是某个索引记录的锁,间隙锁就是两个索引记录之间的空隙锁,Next-Key 则是前面两者的结合。

在 Innodb 存储引擎中,我们可以通过下面的命令来查询锁的情况。

// 开启锁的日志
set global innodb_status_output_locks=on; 
// 查看innodb引擎的信息(包含锁的信息)
show engine innodb statusG;

查询结果一般如下图所示:

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图2

上面几种不同类型的锁,其各自的关键字为:

  • 表级的意向排它锁(IX):lock mode IX。
  • 表级的插入意向锁(LOCK_INSERT_INTENTION): lock_mode X locks gap before rec insert intention
  • 行级的记录锁(LOCK_REC_NOT_GAP): lock_mode X locks rec but not gap
  • 行级的间隙锁(LOCK_GAP): lock_mode X locks gap before rec
  • 行级的 Next-key 锁(LOCK_ORNIDARY): lock_mode X

通过上面的命令,我们就可以知道不同的事务隔离级别使用了哪些锁了。

接下来,我们一个个来看看:不同事务隔离级别,都使用了哪些锁来实现。

读未提交

首先,我们创建一个 price_test 表并插入一些测试数据。

// 创建 price_test 表
CREATE TABLE test.price_test (
  id BIGINT(64) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  name varchar(32) not null,
  price INTEGER(4) NULL,
  PRIMARY KEY (id));
// 插入测试数据
INSERT INTO price_test(name,price) values('apple', 10);

接着,我们打开两个命令行窗口,并且都修改事务隔离级别为「读未提交」。

// 设置隔离级别
SET session TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
// 查看隔离级别
select @@transaction_isolation;

接着,事务 A 执行如下命令,查询出 id 为 1 记录的 price 值。

// 执行命令
beign;
select * from price_test where id = 1;
// 执行结果
+----+-------+-------+
| id | name  | price |
+----+-------+-------+
|  1 | apple |    10 |
+----+-------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

接着,事务 B 执行如下命令,修改 price 为 20。

begin;
update price_test set price = 20 where id = 1;

接着,事务 A 再次读取 id 为 1 记录的 price 值。

select * from price_test where id = 1;

从下图可以看到,事务 A 读取到了事务 B 未提交的数据,这其实就是脏读了。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图3

从这个例子,我们可以得出一些结论:在「读未提交」事务隔离级别下,读写是可以同时进行的,不会阻塞。

看到这里,我突然想到了一个问题:那么写写是否会阻塞阻塞呢?

接下来,我们继续做一个测试:事务 A 和 事务 B 同时对 id 为 1 的记录进行更新,看看是否能够更新成功。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图4

如上图所示,我先用如下命令在事务 A(上边的窗口)执行,将 price 修改为 15。

begin;
update price_test set price = 15 where id = 1;

结果执行成功了,但此时事务 A 还未提交。

接着,我先用如下命令在事务 B(下边的窗口)执行,将 price 修改为 20。

从图中可以看到,事务 B 阻塞卡住了。

从这个例子,我们可以得出结论:在「读未提交」事务隔离级别下,写写不可以同时进行的,会阻塞。

此时,我们通过查看锁信息可以看到,其是加上一个行级别的记录锁,如下图所示。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图5

当我使用 rollback 命令回滚事务 A 之后,事务 B 立刻就执行了,并且事务 A 还读取到了事务 B 设置的值,如下图所示。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图6

有些小伙伴会说:如果指定了非索引的列作为查询条件,是否会触发间隙锁呢?

接下来我们测试一下。

我们往 price_test 表再插入一条数据,此时数据库中的数据如下所示。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图7

接着,我们在事务 A 执行如下命令,查询 price > 15 的记录。

mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from price_test where price > 15 for update;
+----+--------+-------+
| id | name   | price |
+----+--------+-------+
|  2 | orange |    30 |
+----+--------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

接着,我们在事务 B 执行如下命令,查询 price > 5 的记录。

begin;
select * from price_test where price > 5 for update;

从如下结果可以看到,事务 B 阻塞住了。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图8

此时我们在事务 A 查看锁的情况,如下图所示。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图9

从上图可以看出,MySQL 只是加上了一个记录锁,并没有加间隙锁。

最后我们总结一下:在「读未提交」隔离级别下,读写操作可以同时进行,但写写操作无法同时进行。与此同时,该隔离级别下只会使用行级别的记录锁,并不会用间隙锁。

读已提交

在「读已提交」隔离级别下,我们按之前的方式进行测试。

首先,我们设置一下隔离级别为「读已提交」。

// 设置隔离级别
SET session TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
// 查看隔离级别
select @@transaction_isolation;

接着,我们测试同时对 id 为 1 的数据进行更新,看看会发生什么。

事务 A 执行如下命令:

begin;
update price_test set price = 15 where id = 1;

事务 B 执行如下命令

begin;
update price_test set price = 20 where id = 1;

事务 B 阻塞了。查看下锁信息,如下图所示。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图10

可以看到,其锁是一个行级别的记录锁,结果和「读未提交」的是一样的。

接下来,我们继续看看范围的查询是否会触发间隙锁。

事务 A 执行:

begin;
select * from price_test where price > 5 for update;

事务 B 执行:

begin;
select * from price_test where price > 15 for update;

事务 B 会阻塞,查看锁信息如下图所示。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图11

可以看到,还是只有一个行级别的记录锁,并没有间隙锁。

看到这里,你会发现「读已提交」和「读未提交」非常相似。那么它们具体有啥区别呢?

其实他们的最大区别,就是「读已提交」解决了脏读的问题。

可重复读

在「可重复读」隔离级别下,我们按之前的方式进行测试。

首先,我们设置一下隔离级别为「可重复读」。

// 设置隔离级别
SET session TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
// 查看隔离级别
select @@transaction_isolation;

接着,我们测试同时对 id 为 1 的数据进行更新,看看会发生什么。

事务 A 执行如下命令:

begin;
update price_test set price = 15 where id = 1;

事务 B 执行如下命令

begin;
update price_test set price = 20 where id = 1;

事务 B 阻塞了。查看下锁信息,毫无疑问,其实这里还是只会有记录锁,因为指定了索引。

接下来,我们继续看看范围的查询是否会触发间隙锁。

事务 A 执行:

begin;
select * from price_test where price > 5 for update;

事务 B 执行:

begin;
select * from price_test where price > 15 for update;

事务 B 会阻塞,查看锁信息如下图所示。

MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?插图12

可以看到,在这里就变成了 Next-Key 锁,就是记录锁和间隙锁结合体。

总结一下:在「可重复读」隔离级别下,使用了记录锁、间隙锁、Next-Key 锁三种类型的锁。

值得一提的是,我们前面说过:可重复读存在幻读的问题,但实际上在 MySQL 中,因为其使用了间隙锁,所以在「可重复读」隔离级别下,可以通过加 锁解决幻读问题。因此,MySQL 将「可重复读」作为了其默认的隔离级别。

总结

看到这里,我想我们可以对文章开头提出的问题做个解答了:MySQL 不同隔离级别,都使用了什么样的锁?

对于任何隔离级别,表级别的表锁、元数据锁、意向锁都是会使用的,但对于行级别的锁则会有些许差别。

在「读未提交」和「读已提交」隔离级别下,都只会使用记录锁,不会用间隙锁,当然也不会有 Next-Key 锁了。

而对于「可重复读」隔离级别来说,会使用记录锁、间隙锁和 Next-Key 锁。

今天我们是从隔离级别这个角度来看锁的应用,但什么时候会用上记录锁?什么时候会用上间隙锁?后面有机会,我们将聊聊这部分的问题。

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参考资料

文章来源于互联网:MySQL 不同隔离级别,都使用了什么锁?

THE END
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