深入理解Mysql事务隔离级别与锁机制

- - **事务及其ACID属性**
  - 并发事务处理带来的一致性问题。
  - 隔离级别
  - 读未提交
  - 读已提交
  - 可重复读
  - 可串行化
  - **间隙锁(Gap Lock)**

事务及其ACID属性

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,事务具有以下4个属性,通常简称为事务的ACID属性。

原子性（Atomicity）: 事务的所有操作要么全部提交成功，要么全部失败回滚
一致性（Consistency）：数据库在事务执行前后从一个一致性状态到另一个一致性状态。（这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以保持数据的完整性。）
隔离性（Isolation）：一个事务所做的修改在最终提交以前，对其它事务是不可见的。事务之间不相互影响
持久性（Durability）：事务一旦被提交了，那么对数据库中的数据的改变就是永久性。

并发事务处理带来的一致性问题。

脏读：事务A读取到了事务B已修改但没有提交的数据。
更新丢失或脏写 ： **最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新，**此时如果B事务回滚，A读取的事务无效，不符合一致性要求。
不可重复读：事务A内部的相同查询语句在不同时刻的结果不一致，不符合隔离性。
幻读：事务A读取到了事务提交的更新数据，不符合隔离性。

指的是当某个事务在读取某个范围内的记录时，另外一个事务又再该范围内插入了新记录，当之前的事务再次读取该范围的记录时，会产生幻行。

可以通过使用如下来避免脏读： update account set balance = balance - 50 where id = 1

隔离级别

“脏读”，“不可重复度"和"幻读”,其实都是数据库读一致性问题，必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。

READ-UNCOMMITTED(读取未提交) ：最低的隔离级别，允许读取尚未提交的数据变更（事务中的修改，即使没有提交，对其他事务也是可见的。事务可以读取未提交的数据，也被称为脏读）
READ-COMMITTED(读取已提交) : 允许读取并发事务已经提交的数据。（一个事务从开始直到提交之前，所做的任何修改对其他事务都是不可见的。）
REPEATABLE-READ（可重复读）: 对同一字段的多次读取结果都是一致的（MySQL默认）。
SERIALIZABLE(可串行化) ：最高的隔离级别，完全服从 ACID 的隔离级别

通过强制事务串行执行，避免幻读问题。SERIALIZABLE会在每一行数据上都加锁，所以可能导致大量的锁超时的问题。

注意：隔离级别为可串行化与其他隔离级别的区别，在select 语句上会加一把锁。也就是当要对该条语句进行修改的时候需要等待select的锁释放才可以操作。

查看事务的隔离级别：

show variables like ‘tx_isolation’;
设置事务隔离级别：

set tx_isolation=‘REPEATABLE-READ’;

Mysql默认的事务隔离级别是可重复读，用Spring开发程序时，如果不设置隔离级别默认用Mysql设置的隔离级别，如果Spring设置了就用已经设置的隔离级别.

锁详解

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。

锁分类

从性能上分为乐观锁(用版本对比来实现)和悲观锁
从对数据库操作的类型分，分为读锁和写锁(都属于悲观锁)

读锁（共享锁，S锁(Shared)）：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响

写锁（排它锁，X锁(eXclusive)）：当前写操作没有完成前，它会阻断其他写锁和读锁

从对数据操作的粒度分，分为表锁和行锁

乐观锁：基于版本比对的锁叫做乐观锁，不涉及事务等待

悲观锁：当更新一张表进行cud操作时，MySQL会对该条数据加一个行锁。只要当前的事务没有提交，这一行就会被锁住。另外的事务想要cud操作，会被阻塞等待。

表锁

每次操作锁住整张表。开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低；一般用在整表数据迁移的场景。

手动增加表锁

lock table 表名称 read(write),表名称2 read(write);

查看表上加过的锁

show open tables;

删除表锁

unlock tables;

表锁不存在死锁

读锁

当前session和其他session都可以读该表

当前session中插入或者更新锁定的表都会报错，其他session插入或更新则会等待

写锁

当前session对该表的增删改查都没有问题，其他session对该表的所有操作被阻塞

案例结论

1、对MyISAM表的读操作(加读锁) ,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,才会执行其它进程的写操作。

2、对MylSAM表的写操作(加写锁) ,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,才会执行其它进程的读写操作

行锁

每次操作锁住一行数据。开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。

InnoDB与MYISAM的最大不同有两点：

InnoDB支持事务（TRANSACTION）
InnoDB支持行级锁

行锁演示

一个session开启事务更新不提交，另一个session更新同一条记录会阻塞，更新不同记录不会阻塞

总结：

MyISAM在执行查询语句SELECT前，会自动给涉及的所有表加读锁,在执行update、insert、delete操作会自动给涉及的表加写锁。

InnoDB在执行查询语句SELECT时(非串行隔离级别)，不会加锁。但是update、insert、delete操作会加行锁。

简而言之，就是读锁会阻塞写，但是不会阻塞读。而写锁则会把读和写都阻塞。

数据库事务的开启与关闭：begin; end;

注意：

表锁：开销小，加锁快

行锁：开销大，加锁慢

原因：加表锁只需要找到表加锁就行，但是加行锁找到表后还需要找到对应的行.

行锁与事务隔离级别案例分析

表结构与数据如下：

-- ----------------------------
-- Table structure for account
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `account`;
CREATE TABLE `account`  (`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`name` varchar(255) DEFAULT NULL,`balance` int(11) DEFAULT NULL,PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB ;-- ----------------------------
-- Records of account
-- ----------------------------
INSERT INTO `test`.`account` (`name`, `balance`) VALUES ('lilei', '450');
INSERT INTO `test`.`account` (`name`, `balance`) VALUES ('hanmei', '16000');
INSERT INTO `test`.`account` (`name`, `balance`) VALUES ('lucy', '2400');

读未提交

（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为read uncommitted（未提交读），查询表account的初始值：set tx_isolation=‘read-uncommitted’;

（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account：

start transaction;
update account set balance = balance - 50 where id = 1;

（3）这时，客户端b得事务还没有提交。但是在客户端A中可以读取到未提交的数据。

（4）一旦客户端B的事务因为某种原因回滚，所有的操作都将会被撤销，那客户端A查询到的数据其实就是脏数据：

读已提交

set tx_isolation='read-committed';

1.设置是事务模式为读已提交 . 客户端A开启事务，查询数据库。

2.客户端A提交事务之前，在B更新数据库。此时，B还没有提交事务，在客户端查到的值为400.

3.客户端A不能查询到B已经更新的数据，解决了脏读问题：

4.客户端B提交事务

客户端A查询：

发现此时，客户端A查询的值，与上一次此的查询结果不一致，也就是产生了不可重复读问题。

可重复读

set tx_isolation='repeatable-read';

1.设置当前事务模式为可重复读，查询所有记录

2.在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account并提交.

3.客户端查询所有记录，数据与之前查询的一致。没有出现不可重复读问题。

4.在客户端A，接着执行update account set balance = balance - 50 where id = 1，balance没有变成400-50=350，lilei的balance值用的是步骤2中的350来算的，所以是300，数据的一致性倒是没有被破坏。可重复读的隔离级别下使用了MVCC(multi-version concurrency control)机制，select操作不会更新版本号，是快照读（历史版本）；insert、update和delete会更新版本号，是当前读（当前版本）。

5.重新打开客户端B，插入一条新数据后提交

insert into account values(4,`lily`,700);

6.在客户端A查询表account的所有记录，没有查出新增数据，所以没有出现幻读

7.验证幻读

update account set balance=888 where id = 5;

在客户端A执行update account set balance=888 where id = 5;能更新成功，再次查询能查到客户端B新增的数据

可串行化

1.打开客户端A，并设置当前模式为可串行化，查询表account的数据。

set tx_isolation='serializable';

2.打开客户端B,并设置当前事务模式为serializable。更新相同的id为1的记录会被阻塞等待，更新id为2的记录可以成功，说明在串行模式下innodb的查询也会被加上行锁。

如果客户端A执行的是一个范围查询，那么该范围内的所有行包括每行记录所在的间隙区间范围(就算该行数据还未被插入也会加锁，这种是间隙锁)都会被加锁。此时如果客户端B在该范围内插入数据都会被阻塞，所以就避免了幻读。

这种隔离级别并发性极低，开发中很少会用到。

间隙锁(Gap Lock)

间隙锁，锁的就是两个值之间的空隙。

Mysql默认级别是repeatable-read，有办法解决幻读问题吗？间隙锁在某些情况下可以解决幻读问题。

那么间隙就有 id 为 (3,10)，(10,20)，(20,正无穷) 这三个区间，

在Session_1下面执行 update account set name = ‘qijian’ where id > 8 and id <18;，则其他Session没法在这个范围所包含的所有行记录(包括间隙行记录)以及行记录所在的间隙里插入或修改任何数据，即id在(3,20]区间都无法修改数据，注意最后那个20也是包含在内的。

间隙锁是在可重复读隔离级别下才会生效。

临键锁(Next-key Locks)

Next-Key Locks是行锁与间隙锁的组合。像上面那个例子里的这个(3,20]的整个区间可以叫做临键锁。

锁主要是加在索引上，如果对非索引字段更新，行锁可能会变表锁

session1 执行：update account set balance = 800 where name = ‘lilei’;

session2 对该表任一行操作都会阻塞住

InnoDB的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁。并且该索引不能失效，否则都会从行锁升级为表锁**。**

锁定某一行还可以用lock in share mode(共享锁) 和for update(排它锁)，例如：select * from test_innodb_lock where a = 2 for update; 这样其他session只能读这行数据，修改则会被阻塞，直到锁定行的session提交

InnoDB的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁 ,并且该索引不能失效，否则会从行锁升级为表锁。

所以建表的时候，结合你的业务，如果有更新的操作，切记要对操作的字段建立索引，不然并发下这个问题就非常明显了

注意：在可串行化中读操作也会加锁。

结论

Innodb存储引擎由于实现了行级锁定，虽然在锁定机制的实现方面所带来的性能损耗可能比表级锁定会要更高一下，但是在整体并发处理能力方面要远远优于MYISAM的表级锁定的。当系统并发量高的时候，Innodb的整体性能和MYISAM相比就会有比较明显的优势了。

但是，Innodb的行级锁定同样也有其脆弱的一面，当我们使用不当的时候，可能会让Innodb的整体性能表现不仅不能比MYISAM高，甚至可能会更差。

查InnoDB_row_lock状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况

行锁分析

通过检查InnoDB_row_lock状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况

状态变量：

Innodb_row_lock_time_avg （等待平均时长）

Innodb_row_lock_waits （等待总次数）

Innodb_row_lock_time（等待总时长）

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制定优化计划。

查看INFORMATION_SCHEMA系统库锁相关数据表

-- 查看事务
select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;
-- 查看锁
select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;
-- 查看锁等待
select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS;-- 释放锁，trx_mysql_thread_id可以从INNODB_TRX表里查看到
kill trx_mysql_thread_id-- 查看锁等待详细信息
show engine innodb status\G;

锁优化建议