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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，保障并发事务的正确性。
两段锁 & 一次封闭
两段锁
数据库遵循的是两段锁协定，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，必须先取得共享锁。能够有多个事务同时取得一个对象的共享锁
- 如果事务要批改对象，必须先取得独占锁。只能有一个事务取得对象的独占锁。如果某个事务曾经取得了对象的独占锁，则其余尝试获取锁（包含共享锁、独占锁）的事务必须期待，直到加锁胜利能力继续执行
- 解锁阶段：在解锁阶段只能进行解锁操作。
事务要读取对象，必须先取得共享锁，这样避免幻读。事务要批改对象，必须先取得独占锁，这样避免脏写。
两段锁能够这样来实现：事务开始后就处于加锁阶段，始终到执行 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 时开释持有的锁。
一次封闭
一次封闭法恪守两段锁协定。
一次封闭要求每个事务必须一次将所有要应用的数据全副加锁，否则就不能继续执行。
一次封闭存在的问题：
- 封闭工夫被缩短，并发度被升高：一次就将当前要用到的全副数据加锁，势必缩短了封闭的工夫，从而升高了零碎的并发度。
- 不适宜用在数据库：一次封闭不适宜用在数据库中，因为在事务开始阶段，数据库并不知道会用到哪些数据。
一次封闭的益处：不会呈现死锁。
为什么要应用两段锁呢？用完间接开释锁不行吗？
不行，用完间接开释会使事务的隔离性受到影响。具体介绍能够看上面的文章。Mysql 锁：灵魂七拷问 (youzan.com)
两段锁 的优劣局限
两段锁的长处 / 作用：
- 解决事务并发问题：避免脏写、脏读 ……
- 实现可串行化隔离：将两段锁与谓词锁联合应用，能够避免所有模式的写歪斜以及其余竞争条件，实现可串行化隔离
- 性能和理论串行相比：相比于理论串行来说，应用两段锁时，多个事务能够并发读取同一个对象
- 性能和一次封闭来比：相比于一次封闭，两段锁的锁定工夫更短，事务并发性比一次封闭要好
两段锁的毛病：
- 性能：应用两段锁，事务吞吐量和查问响应工夫相比于其余弱隔离级别降落十分多。局部起因在于锁的获取和开释自身的开销，但更重要的是其升高了事务的并发性。
- 拜访提早具备十分大的不确定性：如果一个事务须要期待另一个事务开释锁，另一个事务开释锁的机会是不确定的，因而期待它开释锁的耗时是不确定的。
- 死锁更加频繁：因为两段锁的加锁模式，死锁可能变得更为频繁。因此导致另一个性能问题，即如果事务因为死锁而被强行停止，应用层就必须从头重试，如果死锁过于频繁，则性能和效率必然大打折扣。
数据库系统会自动检测死锁状况，并强行停止其中的一个事务以突破僵局
因为应用了这么多的锁机制，所以很容易呈现死锁景象，例如事务 A 可能在期待事务 B 开释它持有的锁，而事务 B 在期待事务 A 开释它持有的锁。数据库系统会自动检测事务之间的死锁状况，并强行停止其中的一个事务以突破僵局，这样另一个能够持续向前执行。而被停止的事务须要由应用层来重试。
MySQL 提供的锁
依据加锁的范畴，MySQL 外面的锁大抵能够分成全局锁、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）
开释锁的命令：unlock tables;（表级锁、行级锁开释也是这个命令）
加上全局锁之后，整个数据库处于只读状态，其余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、包含建表、批改表构造等）
- 更新类事务的提交语句（更新类事务就是应用了相似 select * from t1 for update; 带 for update 的查问的事务）
全局锁的典型应用场景是，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进行更新操作，拿到一个一致性视图。
MySQL 的在可反复读隔离级别下开启一个事务也能够拿到一个一致性视图，并且后者能够做到不影响更新操作。
官网自带了全量逻辑备份工具 mysqldump。
- 当 mysqldump 应用参数 –single-transaction 的时候，就会应用基于 MVCC 机制的一致性视图。
- 当 mysqldump 应用参数 –master-data 的时候，就会应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 外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;
开释表锁的命令和开释全局锁的命令一样，都是：unlock tables;。如果不手动开释表锁，在客户端断开的时候会主动开释表锁。
须要留神的是，lock tables 语法除了会限度别的线程的读写外，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，则其余线程写 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 都不容许，天然也不能拜访其余表。
意向锁
表锁分为：共享锁、独占锁。
- 如果咱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
- 如果咱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
那么咱们该如何来判断表中是否有记录被加独占锁 / 独占锁呢？咱们能够通过遍历所有记录的形式来查看表中有没有被加锁的记录，而遍历的形式太慢了。
意向锁的提出就是为了加表级别的共享锁 和 独占锁时，疾速判断表中的记录是否被上锁，以防止用遍历的形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：动向共享锁、动向独占锁：
- 当事务筹备在某条记录上加 共享锁 时，须要先在表级别加一个 动向共享锁；
- 当事务筹备在某条记录上加 独占锁 时，须要先在表级别加一个 动向独占锁。
这样，如果表级别存在 动向共享锁，就意味着表中有被加 共享锁 的记录；如果表级别存在 动向独占锁，就意味着表中有被加 独占锁 的记录。通过意向锁咱们就能够疾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
动向共享锁、动向独占锁是兼容的。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 | 动向共享锁 | 动向独占锁 |
|---|---|---|
| 表共享锁 | ✔️ | ❌ |
| 表独占锁 | ❌ | ❌ |
- 如果该表持有动向共享锁，意味着表中有记录持有共享锁，那么表共享锁能够加锁胜利；表独占锁加锁失败，阻塞期待
- 如果该表持有动向独占锁，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，阻塞期待
元数据锁
元数据锁（meta data lock，MDL）是 MySQL 5.5 版本引入的。
MDL 不须要显式应用，在拜访一个表的时候会被主动加 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（对表构造做变更操作）加 MDL 写锁。
MDL 锁的加锁、开释锁的规定：
- MDL 读锁与 MDL 读锁互不烦扰。
- MDL 写锁与 MDL 写锁、MDL 写锁与 MDL 读锁互相阻塞。用来保障变更表构造操作的安全性。
- MDL 锁应用两段锁：事务取得锁之后，始终持有锁直到事务完结（包含提交或停止）。
MDL 锁作用是：避免 DDL 操作和 DML 操作并发，保障变更表构造操作的安全性。
须要留神的是，如果申请加 MDL 锁失败，那么再此之后的加锁申请都必须期待（偏心锁机制，遵循先来先执行准则，先来的没有加锁胜利，起初的不能加锁）。因而执行 DDL 操作时要分外留神，如果操作执行工夫过长，前面的 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，作用仅仅是为了避免满足搜寻条件的记录插入空隙（避免插入幻影记录）
- Next-Key Lock：索引区间锁，实质是一个行锁 和 一个 Gap Lock 的结合体
Gap Lock 阐明
A gap lock is a lock on a gap between index records, or a lock on the gap before the first or after the last index record. For example, SELECT c1 FROM t WHERE c1 BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE; prevents other transactions from inserting a value of 15 into column t.c1, whether or not there was already any such value in the column, because the gaps between all existing values in the range are locked.
只在可反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，除了基于惟一索引（主键索引也属于惟一索引）的查问之外，基于其余索引查问时都会加间隙锁。
可能加 Gap Lock 的要求：
- 必须是可反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形式
- 可反复读隔离级别下的 select … for update、select … lock in share mode
- 可串行化隔离级别下的 select …（加共享锁）以及下面两种手动加共享锁，排他锁的形式
- 必须是可能走索引的查问，如果是全表扫描的查问那么没有方法加 Gap Lock。
加锁规定：蕴含了两个“准则”、两个“优化”和一个“bug”。
- 准则 1：加锁的根本单位是 next-key lock。next-key lock 是前开后闭区间。
- 准则 2：查找过程中拜访到的对象才会加锁。
- 优化 1：索引上的等值查问，给惟一索引加锁的时候，next-key lock 进化为行锁。
- 优化 2：索引上的等值查问，向右遍历时且最初一个值不满足等值条件的时候，next-key lock 进化为间隙锁。
- 一个 bug：惟一索引上的范畴查问会拜访到不满足条件的第一个值为止。
共享锁 & 独占锁 阐明
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，必须先以共享模式取得锁。能够有多个事务同时取得一个对象的共享锁
- 共享锁 - 独占锁、独占锁 - 独占锁互斥 ：如果事务要批改对象，必须先以独占模式获取锁。只能有一个事务取得对象的独占锁。如果某个事务曾经取得了对象的独占锁，则其余尝试获取锁（包含共享锁、独占锁）的事务必须期待
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：容许多个事务并发读，但只容许一个事务写，既反对并发进步性能，又保障了并发平安。
参考资料
06 | 全局锁和表锁：给表加个字段怎么有这么多妨碍？(geekbang.org)
07 | 行锁功过：怎么缩小行锁对性能的影响？(geekbang.org)
21 | 为什么我只改一行的语句，锁这么多？(geekbang.org)
《数据密集型利用零碎设计》第七章：事务
《MySQL 是怎么运行的：从根儿上了解 MySQL》第 25 章 工作面试老大难 - 锁
