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数据库锁机制

news 2025/7/7 3:34:24

数据库锁机制

数据库锁主要分为三大类

1.全局锁

2.表级锁

3.行级锁

全局锁

定义：全局锁是对整个数据库实例加锁，禁止所有对数据库的写操作。
用途：主要用于备份和维护操作。
示例

MySQL
```
FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
```
这条命令会锁定所有表，只允许读操作，禁止写操作。

解锁
```
UNLOCK TABLES;
```

表级锁

定义：表级锁是对整个表加锁，限制对表的并发访问。
用途：适用于低并发场景，管理开销较小。

表级锁分为：读锁和写锁

读锁（共享锁，S 锁）
- 定义：允许多个事务同时读取同一张表，但不允许任何事务对该表进行写操作。
- 用途：适用于读多写少的场景，确保数据的一致性。
- 特点：多个读锁可以共存。读锁与写锁互斥，即一个表上有读锁时，不能加写锁。
```
LOCK TABLES table_name READ;
```
这条命令会对指定表加共享锁，允许多个事务读取，但禁止写操作。

写锁（排他锁，X 锁）
- 定义：只允许一个事务对表进行读取和写操作，排除其他事务的任何访问。
- 用途：适用于写多读少的场景，确保数据的独占性。
- 特点：排他锁与其他任何类型的锁互斥，即一个表上有写锁时，不能加任何其他锁。
```
LOCK TABLES table_name WRITE;
```
这条命令会对指定表加排他锁，只允许一个事务读写，禁止其他事务访问。

元数据锁（Metadata Lock，MDL）
- 定义：元数据锁用于保护表的元数据（如表结构、索引等），防止在事务执行过程中表结构被修改。
- 用途：确保在事务执行期间表的结构不会发生变化，防止数据不一致。
- 特点：元数据锁分为读锁和写锁。读锁允许多个事务同时读取元数据，但不允许修改。写锁只允许一个事务修改元数据，排除其他事务的任何访问。
读元数据锁
```
SELECT * FROM table_name;
```
写元数据锁
```
ALTER TABLE table_name ADD COLUMN new_column INT;
```
自增锁（Auto-Increment Lock）
- 定义：自增锁用于管理自增列（AUTO_INCREMENT）的值分配，确保在并发插入时自增值的唯一性和连续性。
- 用途：防止多个事务同时插入自增列时产生冲突。
- 特点：自增锁在插入新记录时自动加锁，确保自增值的分配。InnoDB 存储引擎提供了多种自增锁模式，可以通过配置参数调整。
插入新记录时自动加锁：
```
INSERT INTO table_name (column1, column2) VALUES ('value1', 'value2');
```
InnoDB 存储引擎提供了以下几种自增锁模式，可以通过配置参数 innodb_autoinc_lock_mode 调整：

传统模式（Traditional Mode，0）：
- 插入每一条记录时都会加表级锁，确保自增值的连续性。
- 适用于需要严格连续自增值的场景。
- 示例
```
SET GLOBAL innodb_autoinc_lock_mode = 0;
```
连续模式（Consecutive Mode，1）：
- 插入一批记录时加一次表级锁，确保自增值的连续性。
- 适用于大多数场景，平衡了性能和连续性。
- 示例
```
SET GLOBAL innodb_autoinc_lock_mode = 1;
```
交错模式（Interleaved Mode，2）：
- 插入每一条记录时不加表级锁，自增值可能不连续。
- 适用于高性能场景，牺牲了自增值的连续性。
- 示例
```
SET GLOBAL innodb_autoinc_lock_mode = 2;
```
解锁
```
UNLOCK TABLES;
```

行级锁

定义：行级锁是对表中的单个行加锁，限制对特定行的并发访问。
用途：适用于高并发场景，管理开销较大，但并发性能更高。

行级锁的类型更为多样，主要包括记录锁、间隙锁、临键锁等。

记录锁（Record Lock）
- 定义：锁定索引记录本身。
- 用途：确保对特定行的独占访问。
- 特点：只锁定索引记录，不影响其他行。适用于高并发场景，减少锁的竞争。
```
SELECT * FROM table_name WHERE id = 1 FOR UPDATE;
```
这条命令会对查询结果中的行加排他锁，确保在事务提交前其他事务不能修改这些行。

间隙锁（Gap Lock）
- 定义：锁定索引记录之间的间隙。
- 用途：防止其他事务在该间隙内插入新记录。
- 特点：间隙锁不锁定具体的记录，而是锁定记录之间的空隙。适用于防止幻读（Phantom Read）。
```
SELECT * FROM table_name WHERE id > 10 AND id < 20 FOR UPDATE;
```
这条命令会对 id 在 10 和 20 之间的间隙加锁，防止其他事务插入新的记录。

临键锁（Next-Key Lock）
- 定义：记录锁和间隙锁的组合，锁定索引记录及其之前的间隙。
- 用途：确保对特定行及其之前间隙的独占访问。
- 特点：临键锁不仅锁定记录本身，还锁定记录之前的间隙。适用于防止幻读和不可重复读（Non-Repeatable Read）。
```
SELECT * FROM table_name WHERE id = 10 FOR UPDATE;
```
这条命令会对 id 为 10 的记录及其之前的间隙加锁，确保在事务提交前其他事务不能修改这些行或插入新的记录。

总结
- 表级锁：
  
  读锁（共享锁，S 锁）：允许多个事务同时读取同一张表，但不允许写操作。
  
  写锁（排他锁，X 锁）：只允许一个事务对表进行读取和写操作，排除其他事务的任何访问。
  
  元数据锁（Metadata Lock，MDL）：保护表的元数据，防止在事务执行过程中表结构被修改。
  
  自增锁（Auto-Increment Lock）：管理自增列的值分配，确保在并发插入时自增值的唯一性和连续性。
- 行级锁：
  
  记录锁（Record Lock）：锁定索引记录本身，确保对特定行的独占访问。
  
  间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录之间的间隙，防止其他事务在该间隙内插入新记录。
  
  临键锁（Next-Key Lock）：记录锁和间隙锁的组合，锁定索引记录及其之前的间隙，确保对特定行及其之前间隙的独占访问。
InnoDB 存储引擎

InnoDB 默认使用行级锁