前言
由于一直从事开发工作的原因，在个人的知识结构中，数据库算是一个很大的短板，对于数据库的认识完全停留在“会用”这个层次，对于数据库底层的一些机制大多“知其然，却不知其所以然”，最近正好有时间，把这块知识补一下。
锁
在日常的开发过程中，为了控制线程的并发肯定会用到锁机制。对于数据库而言，锁机制就是数据库为了保证数据的一致性，而使各种共享资源在被并发访问变得有序所设计的一种规则。当然MySQL也不例外，根据不同的存储引擎，MySQL中锁的特性大致归纳为如下：
| 行锁 | 表锁 | 页锁 | |
|---|---|---|---|
| MyISAM | √ | ||
| BDB | √ | √ | |
| InnoDB | √ | √ |
（注：由于BDB已经被InnoDB所取代，我们只讨论MyISAM表锁和InnoDB行锁的问题）
不同的锁在开销、加锁速度、死锁、粒度、并发性能等方面也有很大差异，
- 表锁：
开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定力度大，发生锁冲突概率高，并发度最低 - 行锁：
开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度小，发生锁冲突的概率低，并发度高 - 页锁：
开销和加锁速度介于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度介于表锁和行锁之间，并发度一般
MyISAM
MyISAM的表级锁有两种模式：表共享读锁和表独占写锁，在兼容性方面，除了读锁与读锁之间互相兼容之外，其余互不兼容。此外，MyISAM表的读操作与写操作之间，以及写操作之间是串行的。
通常，MyISAM在执行查询语句之前会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作之前会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预。MyISAM在自动加锁时，总是一次性获得SQL语句所需的全部锁，这也是MyISAM表不会出现死锁的原因。
考虑到某些情况下为了在一定程度上模拟事务操作，实现对某一时间点多个表的一致性读取，例如订单、订单明细，用户也可以用LOCK TABLE命令给MyISAM表显式加锁，例如lock table xxx read/write。
需要注意的是，在用LOCK TABLES给表显式加表锁时，必须同时取得所有涉及到表的锁，并且MySQL不支持锁升级，也就是说，在执行LOCK TABLES后，只能访问显式加锁的这些表，不能访问未加锁的表；同时，如果加的是读锁，那么只能执行查询操作，而不能执行更新操作。
之前说过MyISAM表的读和写是串行的，但这是就总体而言的。在一定条件下，MyISAM表也支持查询和插入操作的并发进行。
MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert，专门用以控制其并发插入的行为，其值分别可以为0、1或2。
- 当concurrent_insert设置为0时，不允许并发插入。
- 当concurrent_insert设置为1时，如果MyISAM表中没有空洞（即表的中间没有被删除的行），MyISAM允许在一个进程读表的同时，另一个进程从表尾插入记录。这也是MySQL的默认设置。
- 当concurrent_insert设置为2时，无论MyISAM表中有没有空洞，都允许在表尾并发插入记录。
如果读进程和写进程同时对表加锁，MyISAM会怎么处理呢？MyISAM写进程先获得锁。不仅如此，即使读请求先到锁等待队列，写请求后到，写锁也会插到读锁请求之前！这是因为MySQL认为写请求一般比读请求要重要。这也正是MyISAM表不太适合于有大量更新操作和查询操作应用的原因，因为，大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁，从而可能永远阻塞。当然MySQL也提供了一种折中的办法来调节读写冲突，即给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值，当一个表的读锁达到这个值后，MySQL就暂时将写请求的优先级降低，给读进程一定获得锁的机会。
InnoDB
InnoDB实现了以下类型的行锁，
- 共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。
- 排他锁（X）：允许获得排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同数据集的共享读锁和排他写锁。另外，为了允许行锁和表锁共存，实现多粒度锁机制，InnoDB还有两种内部使用的意向锁（Intention Locks），这两种意向锁都是表锁。
- 意向共享锁（IS）：事务打算给数据行加行共享锁，事务在给一个数据行加共享锁前必须先取得该表的IS锁。
- 意向排他锁（IX）：事务打算给数据行加行排他锁，事务在给一个数据行加排他锁前必须先取得该表的IX锁。
上述锁模式的兼容情况具体如下表所示，x表示冲突，√表示兼容，
| X | IX | S | IS | |
|---|---|---|---|---|
| X | × | × | × | × |
| IX | × | √ | × | √ |
| S | × | × | √ | √ |
| IS | × | √ | √ | √ |
需要注意的是，意向锁是InnoDB自动加的，不需用户干预。对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；事务可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁，
- 共享锁（S）：SELECT * FROM table_name WHERE … LOCK IN SHARE MODE。
- 排他锁（X）：SELECT * FROM table_name WHERE … FOR UPDATE。
共享锁主要用在需要数据依存关系时来确认某行记录是否存在，并确保没有人对这个记录进行UPDATE或者DELETE操作。但是如果当前事务也需要对该记录进行更新操作，则很有可能造成死锁，对于锁定行记录后需要进行更新操作的应用，应该使用排他锁。
重点来了，InnoDB行锁是通过给索引上的索引项加锁实现的，这意味着只有通过索引条件检索数据，InnoDB才使用行级锁，否则InnoDB使用表锁。
间隙锁（Next-Key锁）
当我们用范围条件而不是相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引项加锁；对于键值在条件范围内但并不存在的记录，叫做“间隙（GAP)”，InnoDB也会对这个“间隙”加锁，这种锁机制就是所谓的间隙锁（Next-Key锁）。
InnoDB使用间隙锁的目的，一方面是为了防止幻读，以满足相关隔离级别的要求，对于上面的例子，要是不使用间隙锁，如果其他事务插入了empid大于100的任何记录，那么本事务如果再次执行上述语句，就会发生幻读；另外一方面，是为了满足其恢复和复制的需要。
表锁
对于InnoDB表，在绝大部分情况下都应该使用行级锁，因为事务和行锁往往是我们之所以选择InnoDB表的理由。但在个别特殊事务中，也可以考虑使用表级锁。
- 第一种情况是：事务需要更新大部分或全部数据，表又比较大，如果使用默认的行锁，不仅这个事务执行效率低，而且可能造成其他事务长时间锁等待和锁冲突，这种情况下可以考虑使用表锁来提高该事务的执行速度。
- 第二种情况是：事务涉及多个表，比较复杂，很可能引起死锁，造成大量事务回滚。这种情况也可以考虑一次性锁定事务涉及的表，从而避免死锁、减少数据库因事务回滚带来的开销。
当然，应用中这两种事务不能太多，否则，就应该考虑使用MyISAM表了。
死锁
发生死锁后，InnoDB一般都能自动检测到，并使一个事务释放锁并回退，另一个事务获得锁，继续完成事务。但在涉及外部锁，或涉及表锁的情况下，InnoDB并不能完全自动检测到死锁，这需要通过设置锁等待超时参数 innodb_lock_wait_timeout来解决。需要说明的是，这个参数并不是只用来解决死锁问题，在并发访问比较高的情况下，如果大量事务因无法立即获得所需的锁而挂起，会占用大量计算机资源，造成严重性能问题，甚至拖跨数据库。我们通过设置合适的锁等待超时阈值，可以避免这种情况发生。
此外，我们在操作数据库时也可以遵循一些原则，避免死锁发生：
- 在应用中，如果不同的程序会并发存取多个表，应尽量约定以相同的顺序来访问表，这样可以大大降低产生死锁的机会。
- 在程序以批量方式处理数据的时候，如果事先对数据排序，保证每个线程按固定的顺序来处理记录，也可以大大降低出现死锁的可能。
- 在事务中，如果要更新记录，应该直接申请足够级别的锁，即排他锁，而不应先申请共享锁，更新时再申请排他锁，因为当用户申请排他锁时，其他事务可能又已经获得了相同记录的共享锁，从而造成锁冲突，甚至死锁。
- 在REPEATABLE-READ隔离级别下，如果两个线程同时对相同条件记录用SELECT…FOR UPDATE加排他锁，在没有符合该条件记录情况下，两个线程都会加锁成功。程序发现记录尚不存在，就试图插入一条新记录，如果两个线程都这么做，就会出现死锁。这种情况下，将隔离级别改成READ COMMITTED，就可避免问题。
- 当隔离级别为READ COMMITTED时，如果两个线程都先执行SELECT…FOR UPDATE，判断是否存在符合条件的记录，如果没有，就插入记录。此时，只有一个线程能插入成功，另一个线程会出现锁等待，当第1个线程提交后，第2个线程会因主键重出错，但虽然这个线程出错了，却会获得一个排他锁！这时如果有第3个线程又来申请排他锁，也会出现死锁。
当然，如果发生死锁了，我们也可以使用SHOW INNODB STATUS命令来确定最后一个死锁产生的原因。