MySQL学习3之锁机制
一、什么是锁粒度？
锁粒度（Lock Granularity）是指在数据库中锁定数据资源的最小单位。锁粒度决定了锁定操作的范围，即锁定的是整个数据库、整个表、表中的某个分区、表中的某一页还是表中的某一行。
在MySQL中常见的锁粒度有：表级锁、行级锁、页级锁。
因为更细粒度的锁可以允许更多的并发事务访问不同的数据资源，所以锁粒度越小，锁的竞争越小，并发性能越高，锁管理的开销越大。合理选择锁粒度可以帮助平衡锁的竞争和并发性能，从而提高数据库的整体性能。
二、MySQL中常见的锁粒度类型
2.1、表级锁：
- 描述：锁定整个表，阻止其他事务访问该表。
- 用途：适用于需要锁定整个表的场景，例如 MyISAM 和 MEMORY 存储引擎。
- 特点：锁的竞争最小，但并发性能较低。
2.2、行级锁：
- 描述：锁定特定的行，而不是整个表。
- 用途：适用于需要锁定单个行的场景，以减少锁的竞争。
- 特点：锁的竞争较大，但并发性能较高。
2.3、页级锁：
- 描述：锁定数据页，而不是行或整个表。
- 用途：适用于需要锁定数据页的场景，例如在某些存储引擎中用于索引组织表。
- 特点：锁的竞争和并发性能介于表级锁和行级锁之间。
一般来说，如果事务主要涉及读操作，可以选择较大的锁粒度（如表级锁），以减少锁的管理开销。如果事务涉及大量写操作，并且写操作通常是针对少量行的，那么使用较小的锁粒度（如行级锁）可以提高并发性能。
三、如何设置锁粒度
在 MySQL 中，锁粒度通常是由存储引擎自动管理的。不同的存储引擎支持不同类型的锁。通常，不需要显式设置锁粒度，通过选择合适的存储引擎和事务隔离级别来间接控制锁的行为。
3.1、选择存储引擎
- InnoDB 存储引擎：默认支持行级锁，适用于需要高并发和事务安全的场景。
- MyISAM 存储引擎：支持表级锁，适用于读多写少的场景
3.2、选择事务隔离级别
- READ UNCOMMITTED：最低的隔离级别，不使用行级锁，可能导致脏读。
- READ COMMITTED：使用行级锁，允许并发读取，但可能导致不可重复读。
- REPEATABLE READ（默认）：使用行级锁，禁止并发读取，避免不可重复读。
- SERIALIZABLE：最高隔离级别，使用表级锁，确保事务串行执行。
一旦表创建完成，锁粒度就已经确定。如果需要更改锁粒度，你需要重新创建表或使用不同的存储引擎。
四、锁模式
4.1、共享锁（Shared Locks，S锁）
- 描述：允许多个事务同时读取数据，但阻止其他事务写入数据。
- 用途：适用于读取数据的场景。
- 示例：在 InnoDB 中，SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 会获取共享锁。
4.2、排他锁（Exclusive Locks，X锁）
- 描述：阻止其他事务读取或写入数据。
- 用途：适用于写入数据的场景。
- 示例：在 InnoDB 中，SELECT ... FOR UPDATE 会获取排他锁。
4.3、意向锁（Intention Locks）
- 描述：意向锁是一种特殊的锁，用于指示事务打算获取的锁的类型。
- 用途：用于与其他锁协调，以减少死锁的可能性。
- 示例：意向共享锁（IS）表示事务打算获取共享锁，意向排他锁（IX）表示事务打算获取排他锁。
五、锁等待
5.1、什么是锁等待
锁等待（Lock Wait）是指在数据库事务处理中，当一个事务请求锁定某个资源（如行、页或表）时，如果该资源已经被另一个事务锁定，则请求锁定的事务将进入等待状态，直到资源解锁为止。这种等待状态称为锁等待。
5.2、锁等待的影响
- 并发性能：锁等待可能会降低系统的并发性能，因为等待的事务无法继续执行。
- 死锁：如果多个事务互相等待对方释放锁，则可能导致死锁。
5.3、锁等待的检测与解决
- InnoDB 存储引擎：InnoDB 存储引擎会自动检测锁等待情况，并在必要时报告锁等待状态。
- 等待超时：可以通过设置
innodb_lock_wait_timeout参数来限制等待锁的时间，超过该时间后事务将回滚。 - 死锁检测：MySQL 会自动检测死锁，并回滚其中一个事务以解决死锁。
5.4、锁等待的预防
- 合理的事务设计：尽量减少事务的持续时间和锁定资源的数量。
- 事务隔离级别：选择合适的事务隔离级别以减少锁等待。
- 锁的粒度：使用更细粒度的锁（如行级锁）可以减少锁等待的机会。
六、死锁检测与处理
在执行需要锁定数据的操作时，MySQL 会自动获取相应的锁。在事务提交或回滚时，MySQL 会自动释放所有锁定的数据资源。
在 MySQL 中，死锁是指两个或多个事务互相等待对方释放锁，从而形成循环等待的情况。当这种情况发生时，MySQL 会自动检测并解决死锁问题。
MySQL 会检测死锁情况，当发现死锁时，会自动回滚其中一个事务以解决死锁。MySQL 通常会选择回滚成本较低的事务，以减少对系统的影响。
6.1、死锁检测
MySQL 的 InnoDB 存储引擎会自动检测死锁。InnoDB 使用了一个称为“等待图”的数据结构来检测死锁。每当事务请求一个新的锁时，InnoDB 会在等待图中添加一条边，表示事务正在等待锁。如果等待图中形成了一个环路，则表明存在死锁。
6.2、死锁处理
当检测到死锁时，MySQL 会采取措施来解决死锁。通常的做法是选择一个事务进行回滚，以打破循环等待的情况。InnoDB 通常会选择回滚成本较低（基于事务的大小、回滚成本和优先级等因素确定）的事务，以减少对系统的影响。