Mysql进阶-事务&锁

前置知识-事务

事务简介

事务 是一组操作的集合,它是一个不可分割的工作单位,事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求,即这些操作要么同时成功,要么同时失败。

就比如: 张三给李四转账1000块钱,张三银行账户的钱减少1000,而李四银行账户的钱要增加 1000。 这一组操作就必须在一个事务的范围内,要么都成功,要么都失败。

 事务四大特性

  • 原子性(Atomicity):事务是不可分割的最小操作单元,要么全部成功,要么全部失败。
  • 一致性(Consistency):事务完成时,必须使所有的数据都保持一致状态。
  • 隔离性(Isolation):数据库系统提供的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的独立 环境下运行。
  • 持久性(Durability):事务一旦提交或回滚,它对数据库中的数据的改变就是永久的。

 并发事务问题

  • 赃读:一个事务读到另外一个事务还没有提交的数据。

  •  不可重复读:一个事务先后读取同一条记录,但两次读取的数据不同,称之为不可重复读。

事务A两次读取同一条记录,但是读取到的数据却是不一样的。

  •  幻读:一个事务按照条件查询数据时,没有对应的数据行,但是在插入数据时,又发现这行数据已经存在,好像出现了 "幻影"。

 事务隔离级别

为了解决并发事务所引发的问题,在数据库中引入了事务隔离级别。主要有以下几种:

锁概述

锁的兼容性

锁兼容是指:多个锁(可以是不同类型,可以是同种类型),事务不需要等待拥有该行某个锁的事务进行释放,才可以去进行获取该行的指定锁。举个栗子,比如事务A想要获取行R的共享锁,不需要等待其他事务释放行R的共享锁,直接获取即可

锁不兼容是指:多个锁(可以是不同类型,可以是同种类型),事务需要等待拥有该行的某个锁的事务进行释放,才可以去进行获取该行的指定锁。举个栗子,比如事务A想要获取行R的共享锁,但需要等待其他事务释放行R的排他锁,才可以获取,或者事务B想要获取行R的排他锁,必须等待其他事务释放行R的共享锁和排它锁才可以获取。

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中,除传统的计算资源( CPU 、 RAM、 I/O )的争用以外,数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题,锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说,锁对数据库而言显得尤其重要,也更加复杂。
MySQL 中的锁,按照锁的粒度分,分为以下三类:
  • 全局锁:锁定数据库中的所有表。
  • 表级锁:每次操作锁住整张表。
  • 行级锁:每次操作锁住对应的行数据。

全局锁

全局锁就是对整个数据库实例加锁,加锁后整个实例就处于只读状态,后续的 DML 的写语句, DDL 语句,已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞。 其典型的使用场景是做全库的逻辑备份,对所有的表进行锁定,从而获取一致性视图,保证数据的完整性。
全库逻辑备份,就需要加全局锁的必要性:
 1.不加全局锁,可能存在的问题:
假设在数据库中存在这样三张表 : tb_stock 库存表, tb_order 订单表, tb_orderlog 订单日
志表。在备份完库存表之后,此时有订单操作,会扣减库存,同时会增加订单记录,此时就会出现订单与库存数量不一致的情况,即数据不一致。
2.加了全局锁后的情况:
对数据库进行进行逻辑备份之前,先对整个数据库加上全局锁,一旦加了全局锁之后,其他的 DDL 、 DML全部都处于阻塞状态,但是可以执行 DQL 语句,也就是处于只读状态,而数据备份就是查询操作。 那么数据在进行逻辑备份的过程中,数据库中的数据就是不会发生变化的,这样就保证了数据的一致性和完整性。

行级锁

行级锁,每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度最高。应用在 InnoDB存储引擎中。

InnoDB的数据是基于索引组织的,行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的,而不是对记录加的锁。对于行级锁,主要分为以下三类:

  • 行锁(Record Lock):锁定单个行记录的锁,防止其他事务对此行进行update和delete。在 RC、RR隔离级别下都支持。

  • 间隙锁(Gap Lock):锁定索引记录间隙(不含该记录),确保索引记录间隙不变,防止其他事务在这个间隙进行insert,产生幻读。在RR隔离级别下都支持

  • 临键锁(Next-Key Lock):行锁和间隙锁组合,同时锁住数据,并锁住数据前面的间隙Gap。 在RR隔离级别下支持。

行锁

InnoDB实现了以下两种类型的行锁:

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它锁。

排他锁(X):允许获取排他锁的事务更新数据,阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

两种行锁的兼容情况如下:

常见的SQL语句,在执行时,所加的行锁如下:

注:默认情况下,InnoDB在 REPEATABLE READ事务隔离级别运行,InnoDB使用 next-key 锁进行搜索和索引扫描,以防止幻读。 针对唯一索引进行检索时,对已存在的记录进行等值匹配时,将会自动优化为行锁。 InnoDB的行锁是针对于索引加的锁,不通过索引条件检索数据,那么InnoDB将对表中的所有记录加锁,此时就会升级为表锁

间隙锁&临键锁

默认情况下,InnoDB在 REPEATABLE READ事务隔离级别运行,InnoDB使用 next-key 锁进行搜 索和索引扫描,以防止幻读

  • 索引上的等值查询(唯一索引),给不存在的记录加锁时, 优化为间隙锁,防止其它事务插入数据造成当前事务出现幻读 。
  • 索引上的等值查询(非唯一普通索引),向右遍历时最后一个值不满足查询需求时,next-key lock退化为间隙锁。即因为是非唯一索引,索引结构中可能有多个相同的值的存在,所以,在加锁时会继续往后找,找到一个不满足条件的值为止,并将这个不满足条件值的结点之前上锁,防止出现幻读
  • 索引上的范围查询(唯一索引)--会访问到不满足条件的第一个值为止。

表级锁

表级锁,每次操作锁住整张表。锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低。应用在MyISAM、 InnoDB、BDB等存储引擎中。

对于表级锁,主要分为以下三类:

  • 表锁
  • 元数据锁(meta data lock,MDL)
  • 意向锁

表锁

对于表锁,分为两类:

  • 表共享读锁(read lock)
  • 表独占写锁(write lock)

语法:

加锁:lock tables 表名... read/write。

释放锁:unlock tables / 客户端断开连接

 读锁

客户端一对指定表加了读锁,不会影响客户端二的读,但是会阻塞右侧客户端的写。这是防止出现不可重复读的情况,即一个客户端两次读取的数据是不一致的。

 写锁

客户端一,对指定表加了写锁,会阻塞客户端二的读和写。

 元数据锁

meta data lock , 元数据锁,简写MDL。元数据可以简单理解为表结构,MDL加锁过程是系统自动控制,无需显式使用,在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性,在表上有活动事务的时候,不可以对元数据进行写入操作。为了避免DML与 DDL冲突,保证读写的正确性。即某一张表涉及到未提交的事务时,是不能够修改这张表的表结构的。例如两个事务,一个事务同一张表在进行增删改查的操作时,另一个事务也能进行增删改查的操作,但不能修改这张表的表结构,解决了不可重复读的问题,但不能解决幻读问题

 意向锁

概述

为了避免DML在执行时,加的行锁与表锁的冲突,在InnoDB中引入了意向锁,使得表锁不用检查每行 数据是否加锁,使用意向锁来减少表锁的检查。 假如没有意向锁,客户端一对表加了行锁后,客户端二如何给表加表锁呢,来通过示意图简单分析一 下: 首先客户端一,开启一个事务,然后执行DML操作,在执行DML语句时,会对涉及到的行加行锁。

假如没有意向锁,客户端一对表加了行锁后,客户端二如何给表加表锁呢,来通过示意图简单分析一 下:

首先客户端一,开启一个事务,然后执行DML操作,在执行DML语句时,会对涉及到的行加行锁。

 

 当客户端二,想对这张表加表锁时,会检查当前表是否有对应的行锁,如果没有,则添加表锁,此时就 会从第一行数据,检查到最后一行数据,效率较低。

 有了意向锁之后 :

客户端一,在执行DML操作时,会对涉及的行加行锁,同时也会对该表加上意向锁。

而其他客户端,在对这张表加表锁的时候,会根据该表上所加的意向锁来判定是否可以成功加表锁,而不用逐行判断行锁情况了。

 分类

注:一旦事务提交了,意向共享锁、意向排他锁,都会自动释放

  • 意向共享锁(IS): 由语句select ... lock in share mode添加 。 与表锁共享锁 (read)兼容,与表锁排他锁(write)互斥。
  • 意向排他锁(IX): 由insert、update、delete、select...for update添加 。与表锁共享锁(read)及排他锁(write)都互斥,意向锁之间不会互斥。

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