详解 MySQL下的行表锁

阅读本文前,请务必查看先导文章:数据库基础理论

阅读本文后,你可以查看延申文章:[MySQL] 行级锁SELECT … LOCK IN SHARE MODE 和 SELECT … FOR UPDATE

一、MyISAM 引擎

MyISAM 是 MySQL 5.1 之前的默认搜索引擎,我们都知道,MyISAM 采用表锁,即操作一条记录也会锁住整张表。适合做主要查询、非事务的表的引擎。下面演示下 MyISAM 引擎下的读锁与写锁。

首先创建两张 myisam 引擎的表,并准备一些数据:

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CREATE TABLE mylock(
id int not null PRIMARY KEY auto_increment,
name VARCHAR(16)
)ENGINE myisam;

CREATE TABLE course(
id int not null PRIMARY KEY auto_increment,
name VARCHAR(16)
)ENGINE myisam;

INSERT INTO mylock(name) VALUES ('a');
INSERT INTO mylock(name) VALUES ('b');
INSERT INTO mylock(name) VALUES ('b');
INSERT INTO mylock(name) VALUES ('c');
INSERT INTO mylock(name) VALUES ('e');

INSERT INTO course(name) VALUES ('english');
INSERT INTO course(name) VALUES ('math');
INSERT INTO course(name) VALUES ('chinese');
INSERT INTO course(name) VALUES ('pe');
INSERT INTO course(name) VALUES ('music');

开启两个会话窗口,事先说明下文截图中如果出现两个窗口,则上方为 session1,下方为 session 2。

1.1 读锁

首先演示下 MyISAM 的读锁效果,在 session1 中执行 lock table mylock read; 开启 mylock 表的读锁。

情况一: session1 和 session2 都可以自由的SELECT mylock 表的内容。

情况二: session1 不可以 SELECT 其他没有锁住的表,session2 可以。

情况三: session1 无法对 mylock 表做 INSERT、UPDATE、DELETE 操作。

情况四: session2 对 mylock 表做 INSERT、UPDATE、DELETE 操作,会阻塞,直到 session1 释放锁。

上图中,首先在 session2 中执行 INSERT 语句,执行后发现被阻塞,然后再 session1 中通过 unlock tables 解锁,然后 session2 返回执行结果(通过 session2 的执行时间可以看出来)。

1.2 写锁

下面演示下 MyISAM 的写锁效果,在 session1 中执行 lock table mylock write; 开启 mylock 表的写锁。

情况一: session1 无法 SELECT 其他没有锁定的表,session2 可以。

情况二: session1 可以 SELECT、 INSERT、UPDATE、DELETE mylock 表,session2 不可以,会阻塞,直到 sesson1 释放掉锁。

1.3 总结

MyISAM 在执行查询语句前,会自动给涉及的所有表加读锁,在执行插入、删除、修改操作前,会自动给涉及的表加写锁

对 MyISAM 表的 读操作,不会阻塞其他进程对同一表的读请求,但会阻塞对同一表的写请求。只有当读锁释放后,才会执行其他进程的写操作。 这就是表共享读锁(Table Read Lock)

对 MyISAM 表的写操作,会阻塞其他进程对同一表的读和写操作,只有当写锁释放后,才会执行其他进程的读写操作。这就表独占写锁(Table Write Lock)

简而言之,读锁会阻塞写,但不会阻塞读,而写锁会把读和写都阻塞

1.4 表锁分析

介绍下两个命令,可以帮助我们找到系统中存在的表锁,及具体是哪张表出现了表锁。

(1) show open tables;

这个命令帮助我们找到哪张表有表锁,执行后 In_use 列为 1 则为有表锁。

(2)show status like 'table%';

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mysql> show status like 'table%';
+----------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+----------------------------+-------+
| Table_locks_immediate | 118 |
| Table_locks_waited | 0 |
| Table_open_cache_hits | 8 |
| Table_open_cache_misses | 2 |
| Table_open_cache_overflows | 0 |
+----------------------------+-------+
5 rows in set (0.00 sec)

这里有两个状态变量记录 MySQL 内部表级锁定的情况,两个变量说明如下:

  • Table_locks_immediate:产生表级锁定的次数,表示可以立即获取锁的査询次数,每立即获取锁值加1;

  • Table_locks_waited:出现表级锁定争用而发生等待的次数(不能立即获取锁的次数,每等待一次锁值加1),此值高则说明存在着较严重的表级锁争用情况

二、InnoDB 引擎

InnoDB 引擎是 MySQL 5.1 之后的表默认引擎,相较于 MyISAM 的表锁,InnoDB 采用行锁,而且支持事务操作

创建 i_mylock 表,并准备一些数据:

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CREATE TABLE i_mylock(
id int not null PRIMARY KEY auto_increment,
name VARCHAR(16)
)ENGINE innodb;

INSERT INTO i_mylock(name) VALUES ('a');
INSERT INTO i_mylock(name) VALUES ('b');
INSERT INTO i_mylock(name) VALUES ('b');
INSERT INTO i_mylock(name) VALUES ('c');
INSERT INTO i_mylock(name) VALUES ('e');

首先 MySQL 默认开启了自动提交功能,因此当我们进行测试时,要么关闭掉 MySQL 的自动提交功能(set autocommit = 0),要么显式声明事务(begin/commit/rollback),本文采用显式声明事务的方式。

我们知道 InnoDB 的行锁默认在执行 INSERT、UPDATE、DELETE 语句时会对影响行加行锁。为了简便用户操作,当我们按下执行回车键到执行成功的这段时间,MySQL 会自动帮助我们开启事务,并提交/回滚事务,来确保这段执行时间内影响行是被锁定的,这就是 MySQL 的自动提交功能

另外 MySQL 的默认隔离级别为 可重复读 Repeated Read,下文例子也均在该隔离级别下演示。

2.1 行锁

下面演示对 id=1 的行同时进行 UPDATE 操作。session1 首先开启事务,并对该行进行修改,在 session1 提交事务之前,session2 也对该行进行修改,但是因为存在行锁所以操作被阻塞掉。session1 提交事务后,session2 恢复执行。

2.2 锁住指定行

默认情况下 SELECT 语句是不会触发行锁的,例如下图中 session1 开启事务后,session2 仍然能够查询到 session1 查询的同一行记录。

如果我们想要实现锁住想要的行,可以通过给行锁加意向排它锁来实现,即 SELECT ... FOR UPDATE,如下图:

2.3 间隙锁

我们用范围条件而不是相等条件检索数据时,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)

下面演示一个间隙锁的例子,session1 中使用 IX 锁锁住了表中 id >=5 的记录,虽然影响条数只有一条,但是 InnoDB 却会对这个不存在的间隙加锁,加锁范围为 (5, ∞] ,因此当 session2 插入一条记录为 6 的数据会被阻塞。

间隙锁

间隙锁的弱点是当锁定一个范围键值之后,即使某些不存在的键值也会被无辜的锁定,而造成在锁定的时候
法插入/修改锁定键值范围内的任何数据
,在某些场景下这可能会对性能造成很大的危害,使用需要十分谨慎。

2.4 行锁失效

当我们在使用 InnoDB 的行锁的时候,需要十分注意的一个问题是行锁失效。MySQL InnoDB 的行锁是通过索引上的索引项来实现的,因此只有通过索引条件检索数据时,才会触发行锁,否则 InnoDB 会使用表锁

至于什么情况下会导致索引失效,在本文开头的前导文章链接中已经叙述过了,就不再赘述了,下面直接给出行锁失效引发表锁的例子。

行锁失效

2.5 行锁分析

这里也介绍一个用于行锁的分析命令:show status like 'innodb_row_lock%';

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mysql> show status like 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+--------+
| Variable_name | Value |
+-------------------------------+--------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0 |
| Innodb_row_lock_time | 174133 |
| Innodb_row_lock_time_avg | 24876 |
| Innodb_row_lock_time_max | 51045 |
| Innodb_row_lock_waits | 7 |
+-------------------------------+--------+
5 rows in set (0.00 sec)

对各个状态量的说明如下:

变量 描述
Innodb_row_lock_current_waits 当前正在等待锁定的数量
Innodb_row_lock_time 从系统启动到现在锁定总时间长度
Innodb_row_lock_time_avg 每次等待所花平均时间
Innodb_row_lock_time_max 从系统启动到现在等待最常的一次所花的时间
Innodb_row_lock_waits 系统启动后到现在总共等待的次数

对于这5个状态变量,比较重要的主要是 Innodb_row_lock_time(等待总时长)、Innodb_row_lock_time_avg(等待平均时长)、Innodb_row_lock_waits(等待总次数)这三项。

尤其是当等待次数很高,而且每次等待时长也不小的时候,我们就需要分析系统中为什么会有如此多的等待,然后根据分析结果着手指定优化计划。

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