关键词：
介绍锁机制
技术是为了解决问题而生的，锁被用来实现隔离性，保证并发事务的正确性。
两段锁 & 一次封锁
两段锁
数据库遵循的是两段锁协议，将事务分成两个阶段，加锁阶段和解锁阶段（所以叫两段锁）
-
加锁阶段：在加锁阶段只能进行加锁操作。
- 如果事务要读取对象，必须先获得共享锁。可以有多个事务同时获得一个对象的共享锁
- 如果事务要修改对象，必须先获得独占锁。只能有一个事务获得对象的独占锁。如果某个事务已经获得了对象的独占锁，则其他尝试获取锁（包括共享锁、独占锁）的事务必须等待，直到加锁成功才能继续执行
-
解锁阶段：在解锁阶段只能进行解锁操作。
事务要读取对象 ，必须先获得共享锁，这样防止幻读。事务要修改对象，必须先获得独占锁，这样防止脏写。
两段锁可以这样来实现：事务开始后就处于加锁阶段，一直到执行 rollback 或 commit 之前都是加锁阶段。rollback 和 commit 使事务进入解锁阶段，即在 rollback 或 commit 时释放持有的锁。
一次封锁
一次封锁法遵守两段锁协议。
一次封锁要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行。
一次封锁存在的问题：
- 封锁时间被延长，并发度被降低：一次就将以后要用到的全部数据加锁，势必延长了封锁的时间，从而降低了系统的并发度。
- 不适合用在数据库：一次封锁不适合用在数据库中，因为在事务开始阶段，数据库并不知道会用到哪些数据。
一次封锁的好处：不会出现死锁。
为什么要使用两段锁呢？用完直接释放锁不行吗？
不行，用完直接释放会使事务的隔离性受到影响。具体介绍可以看下面的文章。Mysql锁：灵魂七拷问 (youzan.com)
两段锁 的优劣局限
两段锁的优点 / 作用：
- 解决事务并发问题：防止脏写、脏读 ......
- 实现可串行化隔离：将两段锁与谓词锁结合使用，可以防止所有形式的写倾斜以及其他竞争条件，实现可串行化隔离
- 性能和实际串行相比：相比于实际串行来说，使用两段锁时，多个事务可以并发读取同一个对象
- 性能和一次封锁来比：相比于一次封锁，两段锁的锁定时间更短，事务并发性比一次封锁要好
两段锁的缺点：
- 性能：使用两段锁，事务吞吐量和查询响应时间相比于其他弱隔离级别下降非常多。部分原因在于锁的获取和释放本身的开销，但更重要的是其降低了事务的并发性。
- 访问延迟具有非常大的不确定性：假如一个事务需要等待另一个事务释放锁，另一个事务释放锁的时机是不确定的，因此等待它释放锁的耗时是不确定的。
- 死锁更加频繁：由于两段锁的加锁模式，死锁可能变得更为频繁。因而导致另一个性能问题，即如果事务由于死锁而被强行中止，应用层就必须从头重试，假如死锁过于频繁，则性能和效率必然大打折扣。
数据库系统会自动检测死锁情况，并强行中止其中的一个事务以打破僵局
由于使用了这么多的锁机制，所以很容易出现死锁现象 ，例如事务 A 可能在等待事务 B 释放它持有的锁， 而事务 B 在等待事务 A 释放它持有的锁。数据库系统会自动检测事务之间的死锁情况，并强行中止其中的一个事务以打破僵局，这样另一个可以继续向前执行 。而被中止的事务需要由应用层来重试。
MySQL 提供的锁
根据加锁的范围，MySQL 里面的锁大致可以分成全局锁、表级锁和行级锁三类。
全局锁
全局锁就是对整个数据库实例加锁。
给数据库实例加全局锁的命令：flush tables with read lock;（FTWRL）
释放锁的命令：unlock tables;（表级锁、行级锁释放也是这个命令）
加上全局锁之后，整个数据库处于只读状态，其他线程的以下语句会被阻塞：
- 数据更新语句（数据的增删改 insert、delete、update）
- 数据定义语句（DDL、包括建表、修改表结构等）
- 更新类事务的提交语句（更新类事务就是使用了类似 select * from t1 for update; 带 for update 的查询的事务）
全局锁的典型使用场景是，做全库逻辑备份。也就是把整库每个表存成 .sql 类型的文件。
全局锁的作用相当于是停止更新操作，拿到一个一致性视图。
MySQL 的在可重复读隔离级别下开启一个事务也可以拿到一个一致性视图，并且后者可以做到不影响更新操作。
官方自带了全量逻辑备份工具 mysqldump。
- 当 mysqldump 使用参数 –single-transaction 的时候，就会使用基于 MVCC 机制的一致性视图。
- 当 mysqldump 使用参数 –master-data 的时候，就会使用基于全局读锁的一致性视图。
表级锁
表级锁就是对表加锁。
MySQL 里面表级别的锁有三种：
- 表锁；
- 元数据锁（meta data lock，MDL）；
- 意向锁。
表锁
表锁就是对整个数据表加锁。
给数据表加表锁的命令：lock table 表名 read / write;
释放表锁的命令和释放全局锁的命令一样，都是：unlock tables;。如果不手动释放表锁，在客户端断开的时候会自动释放表锁。
需要注意的是，lock tables 语法除了会限制别的线程的读写外，也限定了本线程接下来的操作对象。
举个例子，如果在线程 A 中执行 lock tables t1 read, t2 write; 这个语句，则其他线程写 t1、读写 t2 的语句都会被阻塞。同时，线程 A 在执行 unlock tables 之前，也只能执行读 t1、读写 t2 的操作。连写 t1 都不允许，自然也不能访问其他表。
意向锁
表锁分为：共享锁、独占锁。
- 如果我们想对整个数据表加共享锁，首先要确保表中没有记录被加独占锁
- 如果我们想对整个数据表加独占锁，首先要确保表中没有记录被加共享锁 / 独占锁
那么我们该如何来判断表中是否有记录被加独占锁 / 独占锁呢？我们可以通过遍历所有记录的方式来查看表中有没有被加锁的记录，而遍历的方式太慢了。
意向锁的提出就是为了加表级别的共享锁 和 独占锁时，快速判断表中的记录是否被上锁，以避免用遍历的方式来查看表中有没有被加锁的记录，提供判断速度。
意向锁分为：意向共享锁、意向独占锁：
- 当事务准备在某条记录上加 共享锁 时，需要先在表级别加一个 意向共享锁；
- 当事务准备在某条记录上加 独占锁 时，需要先在表级别加一个 意向独占锁。
这样，如果表级别存在 意向共享锁，就意味着表中有被加 共享锁 的记录；如果表级别存在 意向独占锁，就意味着表中有被加 独占锁 的记录。通过意向锁我们就可以快速判断表中是否有记录被加锁。
表锁和意向锁的兼容互斥关系
意向共享锁、意向独占锁是兼容的。表锁和意向锁的兼容互斥关系如下：
- ✔️代表二者兼容；
- ❌代表二者互斥。
| 锁的类型 | 意向共享锁 | 意向独占锁 |
|---|---|---|
| 表共享锁 | ✔️ | ❌ |
| 表独占锁 | ❌ | ❌ |
- 如果该表持有意向共享锁，意味着表中有记录持有共享锁，那么表共享锁可以加锁成功；表独占锁加锁失败，阻塞等待
- 如果该表持有意向独占锁，意味着表中有记录持有独占锁，那么表共享锁、表独占锁加锁失败，阻塞等待
元数据锁
元数据锁（meta data lock，MDL）是 MySQL 5.5 版本引入的。
MDL 不需要显式使用，在访问一个表的时候会被自动加 MDL 锁。
MDL 锁分为：MDL 读锁、MDL 写锁：
- DML 操作（数据的增删改查：insert、delete、update、select）加 MDL 读锁
- DDL 操作（对表结构做变更操作）加 MDL 写锁。
MDL 锁的加锁、释放锁的规则：
- MDL 读锁与 MDL 读锁互不干扰。
- MDL 写锁与 MDL 写锁、MDL 写锁与 MDL 读锁相互阻塞。用来保证变更表结构操作的安全性。
- MDL 锁使用两段锁：事务获得锁之后， 一直持有锁直到事务结束（包括提交或中止）。
MDL 锁作用是：防止 DDL 操作和 DML 操作并发，保证变更表结构操作的安全性。
需要注意的是，如果申请加 MDL 锁失败，那么再此之后的加锁申请都必须等待（公平锁机制，遵循先来先执行原则，先来的没有加锁成功，后来的不能加锁）。因此执行 DDL 操作时要格外注意，如果操作执行时间过长，后面的 DML 操作都将被阻塞较长时间。
行级锁
行级锁就是对记录加锁。
行级锁又分为各种类型，不同类型的行级锁的作用也不同，行级锁分为：
- Record Lock：行锁，单个行记录的锁
- Gap Lock：间隙锁，作用于记录与记录之间的空隙，作用仅仅是为了防止满足搜索条件的记录插入空隙（防止插入幻影记录）
- Next-Key Lock：索引区间锁，本质是一个行锁 和 一个 Gap Lock 的结合体
Gap Lock 说明
只在可重复读或以上隔离级别下的特定操作才会加间隙锁。在 加读写锁的 select、update 和 delete 时，除了基于唯一索引（主键索引也属于唯一索引）的查询之外，基于其他索引查询时都会加间隙锁。
能够加 Gap Lock 的要求：
-
必须是可重复读或以上隔离级别
-
如果是 select，则必须以给读到的记录加读写锁的方式
- 可重复读隔离级别下的 select ... for update、select ... lock in share mode
- 可串行化隔离级别下的 select ...（加共享锁）以及上面两种手动加共享锁，排他锁的方式
-
必须是能够走索引的查询，如果是全表扫描的查询那么没有办法加 Gap Lock。
加锁规则：包含了两个“原则”、两个“优化”和一个“bug”。
- 原则 1：加锁的基本单位是 next-key lock。next-key lock 是前开后闭区间。
- 原则 2：查找过程中访问到的对象才会加锁。
- 优化 1：索引上的等值查询，给唯一索引加锁的时候，next-key lock 退化为行锁。
- 优化 2：索引上的等值查询，向右遍历时且最后一个值不满足等值条件的时候，next-key lock 退化为间隙锁。
- 一个 bug：唯一索引上的范围查询会访问到不满足条件的第一个值为止。
共享锁 & 独占锁 说明
表锁、元数据锁、行锁又都分为共享锁和独占锁。
- 共享锁-共享锁兼容：如果事务要读取对象 ，必须先以共享模式获得锁。可以有多个事务同时获得一个对象的共享锁
- 共享锁-独占锁、独占锁-独占锁互斥：如果事务要修改对象，必须先以独占模式获取锁。只能有一个事务获得对象的独占锁。如果某个事务已经获得了对象的独占锁，则其他尝试获取锁（包括共享锁、独占锁）的事务必须等待
共享锁 和 独占锁 的兼容互斥关系如下：
- ✔️代表二者兼容；
- ❌代表二者互斥。
| 锁的类型 | 共享锁 | 独占锁 |
|---|---|---|
| 共享锁 | ✔️ | ❌ |
| 独占锁 | ❌ | ❌ |
为什么要分 共享锁、独占锁：允许多个事务并发读，但只允许一个事务写，既支持并发提高性能，又保证了并发安全。
参考资料
06 | 全局锁和表锁 ：给表加个字段怎么有这么多阻碍？ (geekbang.org)
07 | 行锁功过：怎么减少行锁对性能的影响？ (geekbang.org)
21 | 为什么我只改一行的语句，锁这么多？ (geekbang.org)
《数据密集型应用系统设计》第七章：事务
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