数据库中锁与事务

前言

本文总结一下数据库中基础知识：锁以及事务。

锁的分类

对数据库中数据的操作我们可以分为写和读。读时加锁吗？写时加锁吗？这两种类型的加的锁通常被称为共享锁(Shared Lock) 和排他锁(exclusive lock) 也叫读锁(read lock)和写锁(write lock)。

锁的分类：共享锁和排他锁

• 读锁是共享的，互不阻塞
• 写锁是排他的，一个写锁阻塞其他的一个写锁和读锁。防止一个用户写入时，其他用户读取错误数据。

那加锁时，对于那些范围的数据进行排他处理呢？加锁的范围越小，我们程序的并发性越高。锁也会带来，加锁，检查锁，释放锁的开销。

锁的范围分类：行锁 表锁。

• 行锁：对行进行加锁。最大程度的支持并发操作，同时也带来了最大的锁开销。行级锁只在存储引擎层实现。
• 表锁：对整张表进行加锁，开销最小的策略。

共享锁和排他锁都是悲观锁。乐观锁一般通过版本号的方式来更新：update user set name = 'xxx' where id = 1 and version = xxx

事务

事务指的是一系列的sql语句打包成事务处理，这么一组sql要么全部执行成功，要么全部执行失败。事务的实现与之前所说的共享锁和排他锁有关。

说一个经典的转账案例：在A的账户余额充足的情况下，A给B转100 元，A的账户减100 B的账户加100 这两个操作要么都成功要么都失败，不能一个成功，一个失败。

事务的特征 ACID

• A 原子性(atomicity)：事务作为最小的工作单元，事务不可被分割，事务内的语句要全部执行成功要么全部执行失败进行回滚。不能只执行一部分操作。强调事务不可被分割。
• C 一致性(consistency)：数据库总是从一个一致性状态到两一个一致性状态转换。一致性保证如果后半部分的因为崩溃sql没有提交，前半部分也不会被保存到数据库中。强调执行的完整性。
• I 隔离性(isolation)：一个事务所作的修改在最终提交以前，对其他事务是不可见的。隔离性会分隔离级别。
• D 持久性(durability)：提交之后就能永久的保存到数据库中。此时即使数据库崩溃，修改的数据也不会丢失。

事务隔离性的隔离级别

隔离级别：

• 未提交读：READ UNCOMMITED

  • 事务中的修改在没提交时，对其他事务也是可见的。其他事务可以读到未提交的数据称之为脏读（Dirty Read）。
  • 
  • 别人对一个数据写的时候你还能读。写操作时候对数据不锁定。

• 提交读 READ COMMITED

  • 满足未提交读的缺陷，在事务的修改提交前，对其他事务是不可见的。但是一个事务在未处理完一个事务的过程中，对某个数据的读可能是不同的，因为其他的事务在这个过程中进行了修改和提交。称之为不可重复读。（在事务内读到某个数据可能是不一样的，其他的事务对数据进行了操作）对于写的数据加锁，对读的数据未加锁。
  • 

• 可重复读 REPEATABLE READ

  • 可重复读解决上面两个问题,通过事务内读数据的时候也对数据进行锁定。但是没有解决当某个事务读取某个范围的记录时。另一个事务又在该范围内插入新的数据。这种现象称之为幻读。
  • MYSQL 默认事务隔离级别

• SERIALIZABLE 可串行化

  • 最高的隔离级别。强制事务的串行执行。可串行化在读每行数据时都进行加锁。读的时候也加锁。

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读	加锁读
READ UNCOMMITED	YES	YES	YES	NO
READ COMMITED	NO	YES	YES	NO
REPEATABLE READ	NO	NO	YES	NO
SERIALIZABLE	NO	NO	NO	YES

sql 中的锁

• 无锁
  • select ... from
• 共享锁
  • select ... lock in share mode
• 排它锁
  • update
  • delete
  • insert
  • select ... for update

只有「明确」指定主键，才会执行锁，否则将会执行表锁

无锁：select * from user wehre id = -1 for update // id 不存在

行锁：select * from user wehre id = 2 for update

表锁：select * from user wehre name = '12' for update // 主键不明确

数据库中的锁和代码锁

数据库中加锁的应用场景:

• 粒度小，适合集群

代码中的应用锁：

• 粒度大，需要封装，可以用于分布式和集群。

行锁和表锁的算法实现

行锁：

• Record Lock（普通行锁）
  • 对于键值在条件范围内，且存在的记录，使用" Record Lock "，即普通的行锁机制；
• Gap Lock（间隙锁）
  • 对于键值在条件范围内但并不存在的记录，叫做" 间隙（GAP) "，InnoDB会对这个“间隙”加锁，这种锁机制就是所谓的" Gap Lock "(间隙锁)；
• Next-Key Lock（行 & 间隙）
  • 对于存在与不存在的数据同时加锁，则称为" Next-Key Lock "；
  • Next-Key Lock包含Record Lock和Gap Lock；

表锁：

• 意向锁
  • 当一个事务带着表锁去访问一个被加了行锁的资源，那么，此时，这个行锁就会升级为意向锁，将表锁住。
  • 常用的意向锁有：意向共享锁，意向排它锁，共享意向排它锁
• 自增锁
  • 事务插入自增类型的列时获取自增锁
  • 如果一个事务正在往表中插入自增记录，所有其他事务的插入必须等待

行锁和表锁是锁粒度的概念，共享锁和排它锁是他们的具体实现。

References

• 码农翻身
• 《高性能MySQL》
• https://github.com/hongwen1993/all/blob/master/database/lock.md