【MYSQL】MYSQL 的学习教程（十一）之 MySQL 不同隔离级别，都使用了哪些锁

聊聊不同隔离级别下，都会使用哪些锁？

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1. MySQL 锁机制

对于 MySQL 来说，如果只支持串行访问的话，那么其效率会非常低。因此，为了提高数据库的运行效率，MySQL 需要支持并发访问。而在并发访问的情况下，会发生各种各样的问题，例如：脏读、不可重复读、幻读等问题。为了解决这些问题，就出现了事务隔离级别

本质上，事务隔离级别就是为了解决并发访问下的数据一致性问题的。不同的事务隔离级别，解决了不同程度的数据一致性

我们所说的全局锁、表锁、行级锁等等，其实都是事务隔离级别的具体实现。而 MVCC、意向锁，则是一些局部的性能优化

2. 事务隔离级别

MySQL 数据库有四大隔离级别：

  • 读未提交（脏读）：可以读取到其他事务还没提交的数据。 未提交的数据可能会发生回滚，因此我们把该级别读取到的数据称之为脏数据，把这个问题称之为脏读
  • 读已提交（不可重复读）：该隔离级别的事务能读取到已经提交事务的数据。 因此它不会有脏读问题。但由于在事务的执行中可以读取到其他事务提交的结果，所以在不同时间的相同 SQL 查询中，可能会得到不同的结果，这种现象叫做不可重复读
  • 可重复读（MySQL 的默认事务隔离级别：幻读）：同一事务范围内读取到的数据是一致的。 但也会有新的问题，比如：此级别的事务正在执行时，另一个事务成功的插入了某条数据，两次查询结果记录条数不一样
  • 串行化：所有事务串行执行。 不用去竞争，一个个去执行，但是效率也是最低的
    • 当事务读取数据时，会获取共享锁，以确保数据的一致性。如果有其他事务已经持有排他锁，则读取操作需要等待排他锁释放
    • 当事务修改数据时，会获取排他锁，以防止其他事务读取或修改相同的数据。如果有其他事务已经持有共享锁或排他锁，则修改操作需要等待相关锁释放

3. MySQL 锁类型

在 MySQL 中有全局锁、表级锁、行级锁三种类型，其中比较关键的是表级锁、行级锁

MySQL 锁类型：

  • 全局锁
  • 表级锁
    • 表锁：在 Innodb 存储存储引擎中，表锁也用得比较少
    • 元数据锁：基本上都是数据库自行操作
    • 意向锁
  • 行级锁
    • 记录锁：某个索引记录的锁
    • 间隙锁：两个索引记录之间的空隙锁
    • 临键锁：记录锁 + 间隙锁
    • 自增锁

在 Innodb 存储引擎中，我们可以通过下面的命令来查询锁的情况：

# 开启锁的日志
set global innodb_status_output_locks=on; 
# 查看innodb引擎的信息(包含锁的信息)
show engine innodb status\G;

查询结果一般如下图所示：

在这里插入图片描述

上面几种不同类型的锁，其各自的关键字为：

  • 表级的意向排它锁（IX）：lock mode IX。
  • 行级的插入意向锁（LOCK_INSERT_INTENTION）: lock_mode X locks gap before rec insert intention
  • 行级的记录锁（LOCK_REC_NOT_GAP）: lock_mode X locks rec but not gap
  • 行级的间隙锁（LOCK_GAP）: lock_mode X locks gap before rec
  • 行级的 Next-key 锁（LOCK_ORNIDARY）: lock_mode X

通过上面的命令，我们就可以知道不同的事务隔离级别使用了哪些锁了

4. 准备数据测试

CREATE TABLE `2022`.`price_test` (
  `id` BIGINT(64) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(32) not null,
  `price` INTEGER(4) NULL,
  PRIMARY KEY (`id`));

INSERT INTO price_test(name,price) values('apple', 10);

四种隔离级别：

  • READ UNCOMMITTED：读未提交
  • READ COMMITTED：读已提交
  • REPEATABLE READ：可重复读
  • SERLIALIZABLE：序列化

5. 读未提交

打开两个命令行窗口，并且都修改事务隔离级别为「读未提交」

// 设置隔离级别
SET session TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
// 查看隔离级别
select @@transaction_isolation;

5.1 读写

  1. 事务 A 执行如下命令，查询出 id 为 1 记录的 price 值，不提交事务
begin;
select * from price_test where id = 1;
  1. 接着，事务 B 执行如下命令，修改 price 为 20
begin;
update price_test set price = 20 where id = 1;
  1. 接着，事务 A 再次读取 id 为 1 记录的 price 值。事务 A 读取到了事务 B 未提交的数据，这其实就是脏读了
select * from price_test where id = 1;

在这里插入图片描述

【结论】：在「读未提交」事务隔离级别下，读写是可以同时进行的，不会阻塞。

5.2 写写

事务 A 和 事务 B 同时对 id 为 1 的记录进行更新，看看是否能够更新成功

  1. 先用如下命令在事务 A（上边的窗口）执行，将 price 修改为 15，此时事务 A 还未提交。
begin;
update price_test set price = 15 where id = 1;
  1. 如下命令在事务 B（下边的窗口）执行，将 price 修改为 20，从图中可以看到，事务 B 阻塞卡住了
begin;
update price_test set price = 20 where id = 1;

【结论】：在「读未提交」事务隔离级别下，写写不可以同时进行的，会阻塞

在这里插入图片描述

通过查看锁信息可以看到，其是加上一个行级别的记录锁，如下图所示：

在这里插入图片描述

如果指定了非索引的列作为查询条件，是否会触发间隙锁呢？

插入一条数据：

INSERT INTO `2022`.`price_test` (`id`, `name`, `price`) VALUES (2, 'orange', 30);

  1. 在事务 A 执行如下命令：select * from price_test where price > 15 for update;，查询 price > 15 的记录：

  2. 接着，我们在事务 B 执行如下命令：select * from price_test where price > 5 for update;，查询 price > 5 的记录。从如下结果可以看到，事务 B 阻塞住了：

在这里插入图片描述
3. 事务 A 查看锁的情况，如下图所示：

在这里插入图片描述

从上图可以看出，MySQL 只是加上了一个记录锁，并没有加间隙锁

5.3 总结

在「读未提交」隔离级别下，读写操作可以同时进行，但写写操作无法同时进行。与此同时，该隔离级别下只会使用行级别的记录锁，并不会用间隙锁

6. 读已提交

设置一下隔离级别为「读已提交」

SET session TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

6.1 读写

  1. 事务 A 执行如下命令，查询出 id 为 1 记录的 price 值，不提交事务
begin;
select * from price_test where id = 1;
  1. 接着，事务 B 执行如下命令，修改 price 为 20
begin;
update price_test set price = 20 where id = 1;
  1. 接着，事务 A 再次读取 id 为 1 记录的 price 值。事务 A 未读取到了事务 B 未提交的数据，未产生脏读。
select * from price_test where id = 1;

在这里插入图片描述

6.2 写写

测试同时对 id 为 1 的数据进行更新：

  1. 事务 A 执行如下命令：
begin;
update price_test set price = 15 where id = 1;
  1. 接着事务 B 执行如下命令：
begin;
update price_test set price = 20 where id = 1;
  1. 事务 B 阻塞了。查看下锁信息，如下图所示

在这里插入图片描述

可以看到，其锁是一个行级别的记录锁，结果和「读未提交」的是一样的

继续看看范围的查询是否会触发间隙锁

  1. 事务 A 执行：
begin;
select * from price_test where price > 5 for update;
  1. 事务 B 执行：
begin;
select * from price_test where price > 15 for update;
  1. 事务 B 会阻塞，查看锁信息如下图所示

在这里插入图片描述

6.3 总结

在「读已提交」隔离级别下，只会使用行级别的记录锁，并不会用间隙锁。

6.4 读已提交隔离级别如何解决了【脏读】问题

脏读：是在并发事务中，一个事务可以读取到另一个未提交事务的数据

在“读已提交”隔离级别下，事务只能读取已经提交的数据，而不能读取未提交的数据。这意味着当一个事务正在进行修改时，其他事务无法读取到该事务所做的修改，直到该事务提交

为了实现"读已提交"隔离级别，数据库管理系统通常使用锁机制或多版本并发控制（MVCC）。锁机制可以确保一个事务在修改数据时对其他事务进行阻塞，以防止脏读。而MVCC则通过为每个事务创建不同的数据版本来实现隔离，并且只允许事务读取已提交的数据版本

7. 可重复读

我们设置一下隔离级别为「可重复读」

SET session TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

7.1 读写

  1. 事务 A 执行如下命令，查询出 id 为 1 记录的 price 值，不提交事务
begin;
select * from price_test where id = 1;
  1. 接着，事务 B 执行如下命令，修改 price 为 20
begin;
update price_test set price = 20 where id = 1;
  1. 接着，事务 A 再次读取 id 为 1 记录的 price 值。事务 A 未读取到了事务 B 未提交的数据，未产生脏读。
select * from price_test where id = 1;

7.2 写写

同时对 id 为 1 的数据进行更新，看看会发生什么

  1. 事务 A 执行如下命令：
begin;
update price_test set price = 15 where id = 1;
  1. 事务 B 执行如下命令
begin;
update price_test set price = 20 where id = 1;
  1. 事务 B 阻塞了。查看下锁信息，加上一个行级别的记录锁

在这里插入图片描述

继续看看范围的查询是否会触发间隙锁？

  1. 事务 A 执行：
begin;
select * from price_test where price > 5 for update;
  1. 事务 B 执行：
begin;
select * from price_test where price > 15 for update;
  1. 事务 B 会阻塞，查看锁信息如下图所示

在这里插入图片描述

可以看到，在这里就变成了 Next-Key 锁，就是记录锁和间隙锁结合体

7.3 总结

在「可重复读」隔离级别下，使用了记录锁、间隙锁、Next-Key 锁三种类型的锁

可重复读存在幻读的问题，但实际上在 MySQL 中，因为其使用了间隙锁，所以在「可重复读」隔离级别下，可用加锁解决幻读问题。因此，MySQL 将「可重复读」作为了其默认的隔离级别

8. 总结

对于任何隔离级别，表级别的表锁、元数据锁、意向锁都是会使用的，但对于行级别的锁则会有些许差别

  • 在「读未提交」和「读已提交」隔离级别下，都只会使用记录锁，不会用间隙锁，当然也不会有 Next-Key 锁了
  • 对于「可重复读」隔离级别来说，会使用记录锁、间隙锁和 Next-Key 锁

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