MySQL数据库锁:共享锁和独占锁

你好,我是猿java。

InnoDB存储引擎中,行级别锁有两种类型:共享锁(S锁)排他锁(X锁),理解这 2种锁的工作机制及其交互关系对于掌握MySQL的并发控制和锁机制非常重要,因此,今天就来一起聊聊MySQL共享锁排他锁

申明:本文基于 MySQL 8.0.30 版本,InnoDB引擎

共享锁

什么是共享锁?

共享锁(shared lock,S锁),也叫读锁。它是指当对象被锁定时,允许多个事务同时读取该资源,也允许其它事务从该对象上再次获取共享锁,但不能对该对象进行写操作。

加锁方式

共享锁一般通过下面 2种方式进行加锁:

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# 方式1
select ... lock in share mode;

# 方式2
select ... for share;

如果事务T1 持有某对象的共享(S)锁,则事务T2 需要再次获取该对象的锁时,会出现下面两种情况:

  • 如果T2 获取该对象的共享(S)锁,则可以立即获取锁;
  • 如果T2 获取该对象的排他(X)锁,则无法获取锁;

举例说明

为了更好地理解上述两种情况,这里分别以下面的执行顺序流对InnoDB存储引擎和MyISAM存储引擎进行验证:

InnoDB存储引擎

创建一张用户user表,表结构如下:

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CREATE TABLE `user` (
`id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(255) DEFAULT NULL,
`age` int DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci

给行加共享锁

这里给user表中id=3行加共享锁为例,执行顺序流如下表:

加锁线程 sessionA 线程B sessionB 线程C sessionC
#开启事务
begin;
#给id=3的行加共享锁
select * from user
where id = 3 lock in share mode;
#获取id=3行的共享锁成功
#select操作执行成功
select * from user where id=3;
#获取id=3行的共享锁成功
#select操作执行成功
select * from user where id=3;
#获取id=3行的排它锁失败
#delete操作被堵塞
delete from user where id = 3;
#获取id=4行的排它锁成功
#delete操作执行成功
delete from user where id = 4;
#提交事务
#id=3的行上共享锁被释放
commit;
#获取id=3行的排它锁成功
#被堵塞的delete操作执行成功
delete from user where id = 3;

示例执行结果图如下:
img.png

通过上述的示例执行结果可以看出:当事务A(sessionA)对userid=3这行添加共享锁后,事务B(sessionB)和事务C(sessionC)都可以获取user表的共享锁,也就是select操作能成功执行,但是事务B(SessionB)获取userid=3的写锁失败,即delete where id=3操作被阻塞,而事务C(sessionC)获取userid=4的写锁成功,即delete where id=4操作成功;

给表加共享锁

这里通过lock in share mode方式给user整张表添加共享锁,执行顺序流如下表:

加锁线程 sessionA 线程B sessionB
#开启事务
begin;
#对user整张表加共享锁
select * from user lock in share mode;
#成功获取user表的共享锁,select操作成功执行
select * from user;
#获取user表的排他锁失败,操作被堵塞
delete from user where id = 1;
#提交事务
#user表的共享锁被释放
commit;
#获取user表上排他锁成功,delete操作执行成功
delete from user where id = 1;

示例执行结果图如下:
img.png

通过上述的示例执行结果可以看出:当事务A(sessionA)对user整张表添加共享锁后,事务B(sessionB)可以获取user表的共享锁,也就是select操作能成功执行,但是事务B(SessionB)获取user表的写锁失败,即delete操作被阻塞。

所以,尽管共享锁(S锁)InnoDB存储引擎的行级别锁,但是一旦它作用到整张表时,其实是对表中所有的行加共享锁

MyISAM引擎

创建一张用户person表,表结构如下:

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CREATE TABLE `person` (
`id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(25) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `index_name` (`name`) USING BTREE
) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_

给行加共享锁

这里给person表的id=3行加共享锁为例,执行顺序流如下表:

加锁线程 sessionA 线程B sessionB
#开启事务
begin;
#给id=3的行加共享锁
select * from person where id = 3 lock in share mode;
#获取id=3行的共享锁成功
#select操作成功
select * from person where id=3;
#获取id=3行的排它锁成功
#update操作成功
update person set name=’name3xx’ user where id = 3;
select * from person where id=3;
#提交事务
#id=3行上共享锁被释放
commit;

示例执行结果图如下:
img.png

通过上述的示例执行结果可以看出:当事务A(sessionA)对personid=3这行添加共享锁后,事务B(sessionB)既能获取person表的共享锁,也能获取personid=3的写锁,即selectupdate where id=3都操作成功;

因此,在MyISAM引擎中其实不存在共享锁。

总结

通过上述示例及其运行结果可以看出:

  • 共享锁是InnoDB存储引擎的行级锁,在MyISAM存储引擎中不存在;
  • 共享锁是尽管是行级别锁,但是当锁加在整个表时(表中所有的行,一种特殊的行),排他锁也会在表级别生效;

排它锁

什么是排他锁?

排它锁(exclusive lock,X锁),也叫写锁或者独占锁,主要是防止其它事务和当前加锁事务锁定同一对象,同一对象主要有两层含义:

  • 当排他锁加在上,则其它事务无法对该表进行insert,update,delete,alter,drop等更新操作;
  • 当排他锁加在上,则其它事务无法对该行进行insert,update,delete,alter,drop等更新操作;

加锁方式

排他锁加锁的方式一般有 2种:显式加锁和隐式加锁,如下:

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4
-- 显式加锁
select ... for update;

-- 隐式加锁,是 MySQL内部自动加锁

为了更好的说明排他锁,这里以下面的执行顺序流来进行验证,用户user表的结构还是和上面的一样:

举例说明

为了更好地理解上述两种情况,这里分别以下面的执行顺序流对InnoDB存储引擎和MyISAM存储引擎进行验证:

InnoDB存储引擎

给行加排他锁

这里通过for update显式给user表中id=6行加排他锁为例,执行顺序流如下表:

加锁线程 sessionA 线程B sessionB 线程C sessionC
#开启事务
begin;
#给id=6的行加排他锁
select * from user
where id = 6 for update;
#获取id=6的共享锁成功
select * from user where id=6;
#获取id=6的共享锁成功
select * from user where id=6;
#获取id=6的排它锁失败
delete from user where id = 6;
#获取id=7的排它锁成功
delete from user where id = 7;
#提交事务
#user表id=6的行上排他锁被释放
commit;
#获取id=6的排它锁成功
#被堵塞的delete操作执行成功
delete from user where id = 6;

示例执行结果图如下:
img.png

通过上述的示例执行结果可以看出:当事务A(sessionA)对userid=6这行添加共享锁后,事务B(sessionB)和事务C(sessionC)都可以获取user表的共享锁,也就是select操作能成功执行,但是事务B(SessionB)获取userid=6的写锁失败,即delete where id=6操作被阻塞,而事务C(sessionC)获取userid=7的写锁成功,即delete where id=7操作成功;

给表加排他锁

这里通过for update显式方式给user整张表添加排他锁,执行顺序流如下表:

加锁线程 sessionA 线程B sessionB
#开启事务 begin;
#对user整张表加排他锁
select * from user for update;
#获取user表上的共享锁成功,select执行成功
select * from user;
#获取user表上的排他锁失败,操作被堵塞
delete from user where id=3;
#提交事务
#user表上的排他被释放
commit;
#获取user表上的排他锁成功,操作执行成功
delete from user where id = 3;

示例执行结果图如下:
img.png

通过上述的示例执行结果可以看出:当事务A(sessionA)对user整张表加排他锁后,事务B(sessionB)可以获取user表的共享锁,也就是select操作能成功执行,但是事务B(SessionB)获取user表的排他锁失败,即delete操作被阻塞;

所以,尽管排他锁(X锁)InnoDB存储引擎的行级别锁,但是一旦它作用到整张表时,其实是对表中所有的行加排他锁

MySQL 隐式加排他锁

这里通过MySQL隐式给userid=6行添加排他锁,执行顺序流如下表

加锁线程 sessionA 线程B sessionB
#开启事务 begin;
#MySQL隐式给id=6行加排他锁
update user set name = ‘name6’ where id =6;
#获取id=6的共享锁失败,select执行被阻塞
select * from user where id = 6 lock in share mode;
#提交事务
#id=6的排他被释放
commit;
#获取id=6表上的共享锁成功,select执行成功;

示例执行结果图如下:
img.png

通过上述的示例执行结果可以看出:当事务A(sessionA)执行update where id=6时,MySQL会隐式加排他锁,事务B(sessionB)在lock in share mode模式下获取userid=6的共享锁失败,也就是select操作能成功被阻塞;

MyISAM引擎

MySQL 隐式加排他锁

这里通过MySQL隐式给personid=4行添加排他锁,执行顺序流如下表:

加锁线程 sessionA 线程B sessionB
#开启事务 begin;
#MySQL不会隐式给id=4行加排他锁
update person set name = ‘name4’ where id =4;
#获取id=4的共享锁成功,select执行成功
select * from user where id=4 lock in share mode;
#获取id=4表上的共享锁成功,select执行成功;
#提交事务 id=4的排他被释放
commit;

示例执行结果图如下:
img.png

通过上述的示例执行结果可以看出:当事务A(sessionA)执行update where id=6时,MySQL不会隐式加排他锁,事务B(sessionB)既能获取id=4的共享锁busuanzi_count,也能获取id=4的排他锁;

因此,在MyISAM引擎中其实不存在排他锁。

总结

通过上述 3个示例及其运行结果可以看出:排他锁有表级别共享锁行级别共享锁自动锁机制 3种
表级别共享锁:锁定整个表,排他锁也会在表级别生效;
行级别共享锁:锁定特定行,排他锁也会在行级别生效;
自动锁机制:根据操作是表级别还行级别自动加对应的锁;

共享锁和排他锁的兼容性矩阵

为了更好地理解共享锁和排他锁的互斥关系,可以参考以下兼容性矩阵:

无锁 共享锁 排他锁
无锁 允许 允许 允许
共享锁 允许 允许 阻塞
排他锁 允许 阻塞 阻塞

从上述矩阵可以看出:

  • 无锁状态下可以获取任何类型的锁
  • 共享锁状态下可以继续获取共享锁,但不能获取排他锁
  • 排他锁状态下不能获取任何其他锁

总结

  • 共享锁(S锁)排他锁(X锁)InnoDB存储引擎中的 2种行级别锁,MyISAM存储引擎不存在。
  • 尽管共享锁(S 锁)排他锁(X 锁)是行级锁,但是当他们加到表级别时,对表所有行都生效,这样看上去等同表级锁
  • 共享锁(S 锁)允许多个事务同时读取数据,但不允许修改数据。多个事务可以同时持有共享锁
  • 排他锁(X 锁)允许一个事务修改数据。只有一个事务可以持有排他锁,并且在它释放锁之前,其他事务不能获得任何类型的锁

参考

InnoDB Locking官方资料

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