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1 锁概述
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（避免资源争抢）。
数据库中的锁可以用来解决因为并发访问导致数据出现的一些问题，如事务中的脏读，不可重复读机制。
在数据库中，除传统的计算资源（如 CPU、RAM、I/O 等）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。
2.锁分类
从对数据操作的粒度分 ：
1） 表锁：操作时，会锁定整个表。
2） 行锁：操作时，会锁定当前操作行。
从对数据操作的类型分：
1） 读锁（共享锁）：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。
2） 写锁（排它锁）：当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁。
3.Mysql 锁
相对其他数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。下表中罗列出了各存储引擎对锁的支持情况：
| 存储引擎 | 表级锁 | 行级锁 | 页面锁 |
|---|---|---|---|
| MyISAM | 支持 | 不支持 | 不支持 |
| InnoDB | 支持 | 支持 | 不支持 |
| MEMORY | 支持 | 不支持 | 不支持 |
| BDB | 支持 | 不支持 | 支持 |
MyISAM 默认支持表级锁，不支持行级锁。InnoDB既支持表级锁，又支持行级锁，默认支持的是行级锁。
MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下 ：
| 锁类型 | 特点 |
|---|---|
| 表级锁 | 偏向MyISAM 存储引擎，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。 |
| 行级锁 | 偏向InnoDB 存储引擎，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,并发度也最高。 |
| 页面锁 | 开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般。 |
从上述特点可见，很难笼统地说哪种锁更好，只能就具体应用的特点来说哪种锁更合适！仅从锁的角度来说：表级锁更适合于以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如Web 应用；而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有并查询的应用，如一些在线事务处理（OLTP）系统。
4.MyISAM 表锁
MyISAM 存储引擎只支持表锁，这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。
4.1 如何加表锁
MyISAM 在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT 等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接用 LOCK TABLE 命令给 MyISAM 表显式加锁。
显示加表锁语法：
加读锁 ： lock table table_name read;
加写锁 ： lock table table_name write；
4.2 读锁案例
4.2.1.准备环境
create database demo_03 default charset=utf8mb4;
use demo_03;
CREATE TABLE `tb_book` (
`id` INT(11) auto_increment,
`name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
`publish_time` DATE DEFAULT NULL,
`status` CHAR(1) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'java编程思想','2088-08-01','1');
INSERT INTO tb_book (id, name, publish_time, status) VALUES(NULL,'solr编程思想','2088-08-08','0');
CREATE TABLE `tb_user` (
`id` INT(11) auto_increment,
`name` VARCHAR(50) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=myisam DEFAULT CHARSET=utf8 ;
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'令狐冲');
INSERT INTO tb_user (id, name) VALUES(NULL,'田伯光');
另外，我们需要同时开启两个MySQL客户端。以便我们进行并发的读写操作。
4.2.2.加读锁后查询案例
我们在两个客户端中执行查找表操作。
客户端 一 ：
1）获得tb_book 表的读锁
lock table tb_book read;
2） 执行查询操作
mysql> select * from tb_book;
+----+------------------+--------------+--------+
| id | name | publish_time | status |
+----+------------------+--------------+--------+
| 1 | java编程思想 | 2088-08-01 | 1 |
| 2 | solr编程思想 | 2088-08-08 | 0 |
+----+------------------+--------------+--------+
2 rows in set (0.00 sec)
可以正常执行 ， 查询出数据。
客户端 二 ：
3） 执行查询操作
mysql> select * from tb_book;
+----+------------------+--------------+--------+
| id | name | publish_time | status |
+----+------------------+--------------+--------+
| 1 | java编程思想 | 2088-08-01 | 1 |
| 2 | solr编程思想 | 2088-08-08 | 0 |
+----+------------------+--------------+--------+
2 rows in set (0.00 sec)
客户端 一 ：
4）查询未锁定的表
mysql> select name from tb_user;
ERROR 1100 (HY000): Table 'tb_user' was not locked with LOCK TABLES
已对某一张表加锁之后，查询未锁定的表，此时查询失败，报错了。原因是因为我们已经对tb_book加锁了，这就相当于在12306中抢票一样，抢到了一张火车票，但是没有完成支付，就无法再购买另一张火车票。把tb_book这张表锁定了，还没有释放锁，就不能再操作其他的表了
客户端 二 ：
5）查询未锁定的表
mysql> select * from tb_user;
+----+-----------+
| id | name |
+----+-----------+
| 1 | 令狐冲 |
| 2 | 田伯光 |
+----+-----------+
2 rows in set (0.00 sec)
可以正常查询出未锁定的表；
4.2.3.加读锁后更新案例
客户端 一 ：
6） 执行更新操作
mysql> update tb_book set name='solr' where id=2;
ERROR 1099 (HY000): Table 'tb_book' was locked with a READ lock and can't be updated
更新失败，提示tb_book已经被读锁锁定，不能执行写锁。也就是加了读锁，不能写
即执行更新， 直接报错 ， 由于当前tb_book 获得的是 读锁， 不能执行更新操作。
客户端 二 ：
7） 执行更新操作
光标一直闪动，说明处于阻塞状态，
客户端 一 ：
8）解锁
mysql> unlock tables;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
客户端 二 ：
9）再次查询
mysql> update tb_book set name='solr' where id=2;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 0 Warnings: 0
当在客户端一中释放锁指令 unlock tables 后 ， 客户端二中的 inesrt 语句 ， 立即执行 ；
可见，MyISAM对某一张表加了读锁，它不会阻塞其它线程的读操作，但是会阻塞其它线程的写操作。
4.3 写锁案例
客户端 一 :
1）获得tb_book 表的写锁
lock table tb_book write ;
2）执行查询操作
mysql> select * from tb_book ;
+----+------------------+--------------+--------+
| id | name | publish_time | status |
+----+------------------+--------------+--------+
| 1 | java编程思想 | 2088-08-01 | 1 |
| 2 | solr | 2088-08-08 | 0 |
+----+------------------+--------------+--------+
查询操作执行成功；
3）执行更新操作
mysql> update tb_book set name = 'solr编程思想' where id = 2;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
更新操作执行成功 ；
插入操作也一样能够成功。
客户端 二 :
4）执行查询操作
此时被阻塞。因为写锁是排它锁，当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁，也就是无法获取到select语句自带的读锁和写锁。也就是无法读和写。
当在客户端一中释放锁指令 unlock tables 后 ， 客户端二中的 select 语句 ， 立即执行 ；
4.4.结论
锁模式的相互兼容性如表中所示：
由上表可见：
1） 对MyISAM 表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；
2） 对MyISAM 表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；
简而言之，就是读锁会阻塞写，但是不会阻塞读。而写锁，则既会阻塞读，又会阻塞写。
注意:当前读锁状态下当前线程的用户也不能写
此外，MyISAM 的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主的表的存储引擎的原因。因为写锁后，其他线程不能做任何操作，大量的更新会使查询很难得到锁，从而造成永远阻塞。
4.5.查看锁的争用情况
show open tables；
当我们在另一个客户端中对tb_usr加锁之后，tb_usr的in_use列中的值变为1
show status like 'Table_locks%';
Table_locks_immediate ： 指的是能够立即获得表级锁的次数，每立即获取锁，值加1。
Table_locks_waited ： 指的是不能立即获取表级锁而需要等待的次数，每等待一次，该值加1，此值高说明存在着较为严重的表级锁争用情况。
5.InnoDB 行锁
5.1 行锁介绍
行锁特点 ：偏向InnoDB 存储引擎，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,并发度也最高。
InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点：一是支持事务；二是 采用了行级锁。
5.2 背景知识
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个特性，简称为事务ACID属性。
| ACID属性 | 含义 |
|---|---|
| 原子性（Atomicity） | 事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全部成功，要么全部失败。 |
| 一致性（Consistent） | 在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。 |
| 隔离性（Isolation） | 数据库系统提供一定的隔离机制，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（Durable） | 事务完成之后，对于数据的修改是永久的。 |
并发事务处理带来的问题
| 问题 | 含义 |
|---|---|
| 丢失更新（Lost Update） | 当两个或多个事务选择同一行，最初的事务修改的值，会被后面的事务修改的值覆盖。 |
| 脏读（Dirty Reads） | 当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。 |
| 不可重复读（Non-Repeatable Reads） | 一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现和以前读出的数据不一致。 |
| 幻读（Phantom Reads） | 一个事务按照相同的查询条件重新读取以前查询过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据。 |
事务隔离级别
为了解决上述提到的事务并发问题，数据库提供一定的事务隔离机制来解决这个问题。数据库的事务隔离越严格，并发副作用越小，但付出的代价也就越大，因为事务隔离实质上就是使用事务在一定程度上“串行化” 进行，这显然与“并发” 是矛盾的。
数据库的隔离级别有4个，由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable，这四个级别可以逐个解决脏写、脏读、不可重复读、幻读这几类问题。
| 隔离级别 | 丢失更新 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
|---|---|---|---|---|
| Read uncommitted | × | √ | √ | √ |
| Read committed | × | × | √ | √ |
| Repeatable read（默认） | × | × | × | √ |
| Serializable | × | × | × | × |
备注 ： √ 代表可能出现 ， × 代表不会出现 。
Mysql 的数据库的默认隔离级别为 Repeatable read ， 查看方式：
show variables like 'tx_isolation';
+---------------+-----------------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-----------------+
| tx_isolation | REPEATABLE-READ |
+---------------+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)
5.3 InnoDB 的行锁模式
InnoDB 实现了以下两种类型的行锁。
- 共享锁（S）：又称为读锁，简称S锁，共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁，都能访问到数据，但是只能读不能修改。
- 排他锁（X）：又称为写锁，简称X锁，排他锁就是不能与其他锁并存，如一个事务获取了一个数据行的排他锁，其他事务就不能再获取该行的其他锁，包括共享锁和排他锁，但是获取排他锁的事务是可以对数据就行读取和修改。
对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；
对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；
可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁 。
共享锁（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE
排他锁（X) ：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE
5.4 案例准备工作
create table test_innodb_lock(
id int(11),
name varchar(16),
sex varchar(1)
)engine = innodb default charset=utf8;
insert into test_innodb_lock values(1,'100','1');
insert into test_innodb_lock values(3,'3','1');
insert into test_innodb_lock values(4,'400','0');
insert into test_innodb_lock values(5,'500','1');
insert into test_innodb_lock values(6,'600','0');
insert into test_innodb_lock values(7,'700','0');
insert into test_innodb_lock values(8,'800','1');
insert into test_innodb_lock values(9,'900','1');
insert into test_innodb_lock values(1,'200','0');
create index idx_test_innodb_lock_id on test_innodb_lock(id);
create index idx_test_innodb_lock_name on test_innodb_lock(name);
5.5 行锁基本演示
客户端1和客户端2：
关闭事务自动提交功能：
mysql> set autocommit=0;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
客户端1和客户端2：
查询数据。结果：都正常执行
mysql> select * from test_innodb_lock where id=3;
+------+------+------+
| id | name | sex |
+------+------+------+
| 3 | 3 | 1 |
+------+------+------+
1 row in set (0.00 sec)
客户端1：
更新id为3的数据，但是不提交；（已关闭自动提交）
mysql> update test_innodb_lock set name='30' where id=3;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
客户端2：
更新id为3的数据
处于阻塞状态。
当客户端1commit提交了之后，客户端2解除阻塞，更新正常进行
然而，上面我们客户端2把id为3的数据改成了30，但是在客户端中显示的仍然是300
因为数据库的隔离级别影响了。即便客户端2把commit提交事务，客户端1这边仍然是300.
只有客户端1再次提交才能看到
当我们指定了更新语句，它会对我们这一行数据加上排它锁，当我们提交了之后，才会释放排他锁，另外一个客户端才可以解除阻塞状态。
以上，操作的都是同一行的数据，如果操作不同行的数据
客户端1：
修改id为3的记录
mysql> update test_innodb_lock set name='300' where id=3;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
执行成功，没任何问题。锁定第3行数据
客户端2：
修改id为6的记录
mysql> update test_innodb_lock set name='6000' where id=6;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
执行成功，没任何问题。因为第6行之前没有加锁。
客户端1和客户端2：
同时提交，释放第3行和第6行的锁
5.6 无索引行锁升级为表锁
如果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，实际效果跟表锁一样。
查看当前表的索引 ： show index from test_innodb_lock ;
mysql> show index from test_innodb_lock;
+------------------+------------+---------------------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+------------------+------------+---------------------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| test_innodb_lock | 1 | idx_test_innodb_lock_id | 1 | id | A | 8 | NULL | NULL | YES | BTREE | | |
| test_innodb_lock | 1 | idx_test_innodb_lock_name | 1 | name | A | 9 | NULL | NULL | YES | BTREE | | |
+------------------+------------+---------------------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
2 rows in set (0.00 sec)
这张表有两个索引，id和name，都是单列索引。
客户端1：
对name为900的记录中的sex进行修改（注意：name没加单引号）
mysql> update test_innodb_lock set sex='1' where name=900;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 0 Warnings: 0
客户端2：
对id为3的记录中的name字段进行修改
此时阻塞了？
我们在客户端1中操作的是id为9的记录，而在客户端2中操作的是id为3的记录。而innodb中默认支持的是行锁。
原因是因为当前行锁失效，升级为了表锁。
当我们客户端1commit之后，
此时客户端2就可以正常执行了。
由于 执行更新时 ， name字段本来为varchar类型， 我们是作为数组类型使用，存在类型转换，索引失效，最终行锁变为表锁 ；。关于索引失效的具体情况可以参看：索引的使用及优化
5.7 间隙锁危害
当我们用范围条件，而不是使用相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据进行加锁； 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） 。
说明：比如我们要查找id<10的记录，此时数据库中，id的值分别为1,2,3,4,6,9，此时的5,7,8就都是间隙。
此时对id<10的记录加锁，不仅会对已存在的数据加锁，此时对间隙也会加锁。
客户端1：
修改id<4的值
mysql> select * from test_innodb_lock;
+------+------+------+
| id | name | sex |
+------+------+------+
| 1 | 100 | 1 |
| 3 | 300 | 1 |
| 4 | 400 | 0 |
| 5 | 500 | 1 |
| 6 | 6000 | 0 |
| 7 | 700 | 0 |
| 8 | 800 | 1 |
| 9 | 900 | 1 |
| 1 | 200 | 0 |
+------+------+------+
9 rows in set (0.00 sec)
mysql> update test_innodb_lock set sex='0' where id<4;
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)
Rows matched: 3 Changed: 2 Warnings: 0
此时2是间隙，innodb也会对2加间隙锁。
客户端2：
插入id为2的记录
被阻塞。
客户端1 提交之后，客户端2正常执行。
5.8 InnoDB 行锁争用情况
show status like 'innodb_row_lock%';
+-------------------------------+--------+
| Variable_name | Value |
+-------------------------------+--------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0 |
| Innodb_row_lock_time | 203445 |
| Innodb_row_lock_time_avg | 40689 |
| Innodb_row_lock_time_max | 51111 |
| Innodb_row_lock_waits | 5 |
+-------------------------------+--------+
5 rows in set (0.00 sec)
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长
Innodb_row_lock_time_max:从系统启动到现在等待最长的一次所花的时间
Innodb_row_lock_waits: 系统启动后到现在总共等待的次数
当等待的次数很高，而且每次等待的时长也不小的时候，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。
5.9 总结
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带来了性能损耗可能比表锁会更高一些，但是在整体并发处理能力方面要远远由于MyISAM的表锁的。当系统并发量较高的时候，InnoDB的整体性能和MyISAM相比就会有比较明显的优势。
但是，InnoDB的行级锁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。
优化建议：
- 尽可能让所有数据检索都能通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁。
- 合理设计索引，尽量缩小锁的范围
- 尽可能减少索引条件，及索引范围，避免间隙锁
- 尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度
- 尽可使用低级别事务隔离（但是需要业务层面满足需求）
