五、MySQL 事务与锁

• 一、MySQL Explain
• 二、MySQL 索引优化一
• 二、MySQL 索引优化二
• 四、SQL 优化
• 五、MySQL 锁与事务

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一、InnoDB 支持事务

InnoDB 与 MYISAM 的最大不同有两点：

1. 支持事务（TRANSACTION）
2. 支持行级锁（行锁支持事务）

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二、事务（Transaction）

事务（Transaction）是由一组 SQL 语句组成的逻辑处理单元，具有四个属性（ACID 属性）。

1. 原子性（Atomicity）：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全都执行，要么全都不执行。
2. 一致性（Consistent）：在事务开始和完成时，数据都必须保持一致状态。

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；
事务结束时，所有的内部数据结构（如B树索引 或 双向链表）也都必须是正确的。

3. 隔离性（Isolation）：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在 独立环境 执行，不受外部并发操作的影响。

这意味着事务处理过程的中间状态，对外部是不可见的，反之亦然。

4. 持久性（Durable）：事务完成之后，它对于数据的修改是永久性的，即使出现系统故障也能够保持。

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1. 并发事务处理带来的问题

1. 更新丢失（Lost Update）

当两个或多个事务选择同一行，然后基于最初选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生 丢失更新 的问题，最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。

2. 脏读（Dirty Reads）

• 一个事务正在对一条记录做修改，在这个事务完成并提交前，这条记录的数据就处于不一致的状态；
  这时，另一个事务也来读取同一条记录，如果不加控制，第二个事务读取了这些 脏数据，并据此做进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象的叫做 脏读。
• 简单说事务 A 读取到了事务 B 已经修改但尚未提交的数据，还在这个数据基础上做了操作。
  此时，如果事务 B 回滚，事务 A 读取的数据无效，不符合一致性要求。

3. 不可重读（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，却发现其读出的数据已经发生了改变 或 某些记录已经被删除；这种现象就叫做 不可重复读。
• 简单说事务 A 读取到了事务 B 已经提交的修改数据，不符合隔离性。

4. 幻读（Phantom Reads）

• 一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据，这种现象就称为 幻读。
• 简单说事务 A 读取到了事务 B 提交的新增数据，不符合隔离性。

2. 事务隔离级别

脏读、不可重复读 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。

隔离级别	脏读（Dirty Reads）	不可重读（Non-Repeatable Reads）	幻读（Phantom Reads）
读未提交（Read-uncommitted）	可能	可能	可能
读已提交（Read-committed）	不可能	可能	可能
可重复读（Repeatable-read）	不可能	不可能	可能
可串行化（Serializable）	不可能	不可能	不可能

1. 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，实质上就是使事务在一定程度上 串行化 进行，这显然与 并发 是矛盾的。

2. 不同的应用对 读一致性 和 事务隔离 程度的要求也是不同的，比如许多应用对 不可重复读 和 幻读 并不敏感，可能更关心数据并发访问的能力。

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3. 设置事务隔离级别

# 查看当前数据库的事务隔离级别（默认`REPEATABLE-READ`可重复读）
show variables like 'tx_isolation';
# 设置事务隔离级别
set tx_isolation ='REPEATABLE-READ';

可重复读

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三、锁定义

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。

在数据库中，除了传统的计算资源（如CPU、RAM、I/O等）的争用以外，数据也是一种需要用户共享的资源。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。

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四、锁分类

1. 从性能上分为 乐观锁（用版本对比来实现）和 悲观锁。
2. 从对数据库操作的类型，分为 读锁 和 写锁 （都属于悲观锁）。

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。
写锁（排它锁）：当前写操作没有完成前，它会阻断其他 读锁 和 写锁。

3. 从对数据操作的粒度分，分为 表锁 和 行锁。

CREATE TABLE `mylock` (
	`id` INT (11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	`NAME` VARCHAR (20) DEFAULT NULL,
	PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE = MyISAM DEFAULT CHARSET = utf8;

# 插入数据
INSERT INTO `mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('1', 'a');
INSERT INTO `mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('2', 'b');
INSERT INTO `mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('3', 'c');
INSERT INTO `mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('4', 'd');

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1. 表锁

每次操作锁住整张表。

1. 开销小，加锁快；
2. 不会出现死锁；
3. 锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。

# 手动增加表锁
lock table '表名1' read(write), '表名2' read(write);

# 查看表上加过的锁
show open tables;
show open tables where in_use > 0;

# 删除表锁
unlock tables;

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2. 读写锁

# 加读锁
lock table mylock read;

1. 当前 session 和其他 session 都可以读该表。
2. 当前 session 中插入 或 更新 锁定的表都会报错，其他 session 插入或 更新 则会等待。
   

# 加写锁
lock table mylock write;

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。

总结：读锁会阻塞写，但是不会阻塞读。而写锁会把读和写都阻塞。

1. MyISAM 在执行查询（SELECT）语句前，会自动给涉及的所有表 加读锁；
2. 在执行增、删、改操作前，会自动给涉及的表 加写锁。
3. 对 MyISAM 表的读操作（加读锁），不会阻寒其他进程对同一表的读请求，但会阻赛对同一表的写请求。
   只有当读锁释放后，才会执行其它进程的写操作。
4. 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。

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3. 行锁

每次操作锁住一行数据。InnoDB 支持行级锁。

1. 开销大，加锁慢；
2. 会出现死锁；
3. 锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。

CREATE TABLE `account` (
	`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
	`name` varchar(255) DEFAULT NULL,
	`balance` int(11) DEFAULT NULL,
	PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `account` (`name`, `balance`) VALUES ('lilei','450');
INSERT INTO `account` (`name`, `balance`) VALUES ('hanmei','16000');
INSERT INTO `account` (`name`, `balance`) VALUES ('lucy','2400');

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3.1 读未提交

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。

1. 客户端一

# 客户端一
# 1. 设置当前事务模式为`read uncommitted`（读未提交），set tx_isolation='read-uncommitted';
set session transaction isolation level read uncommitted;
# 2. 开启事务
start transaction;
# 3. 查询表 `account` 的初始值
select * from account;
# 4. 客户端一的事务未提交

2. 客户端二

# 客户端二
# 1. 设置当前事务模式为`read uncommitted`（读未提交），
set session transaction isolation level read uncommitted;
# 2. 开启事务
start transaction;
# 3. 更新 id = 1 账户的余额减 50
update account set balance = balance - 50 where id = 1;
# 4. 查询表 `account` 的更新值
select * from account;
# 5. 客户端二的事务未提交

3. 客户端一
   这时，虽然客户端二的事务还未提交，但是客户端一也可以查询到客户端一已经更新的数据了。

# 客户端一
# 5. 查询表 `account` 的更新值
select * from account;

4. 客户端二
   一旦客户端二的事务因为某种原因回滚，所有的操作都将会被撤销，那客户端一查询到的数据其实就是 脏数据。

# 6. 事务回滚
rollback;
# 7. 查询表 `account` 的初始值
select * from account;

5. 客户端一

• 在客户端一执行更新语句，lilei 的 balance 没有变成 350，居然是 400，数据不一致。
• 如果你这么想就太天真了，在应用程序中，我们会用 400 - 50 = 350，并不知道其他会话回滚了，要想解决这个问题可以采用 读已提交 的隔离级别。

# 客户端一
# 6. 更新 id = 1 账户的余额减 50
update account set balance = balance - 50 where id = 1;
# 7. 查询表 `account` 的更新值
select * from account;

# 客户端一
# 1. 设置当前事务模式为`read uncommitted`（读未提交），set tx_isolation='read-uncommitted';
set session transaction isolation level read uncommitted;
# 2. 开启事务
start transaction;
# 3. 查询表 `account` 的初始值
select * from account;
# 4. 客户端一的事务未提交

# 客户端一
# 5. 查询表 `account` 的更新值
select * from account;

# 客户端一
# 6. 更新 id = 1 账户的余额减 50
update account set balance = balance - 50 where id = 1;
# 7. 查询表 `account` 的更新值
select * from account;

# 客户端二
# 1. 设置当前事务模式为`read uncommitted`（读未提交），
set session transaction isolation level read uncommitted;
# 2. 开启事务
start transaction;
# 3. 更新 id = 1 账户的余额减 50
update account set balance = balance - 50 where id = 1;
# 4. 查询表 `account` 的更新值
select * from account;
# 5. 客户端二的事务未提交

# 客户端二
# 6. 事务回滚
rollback;
# 7. 查询表 `account` 的初始值
select * from account;

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3.2 读已提交

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3.3 可重复读

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3.4 串行化

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3.5 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。

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3.6 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

show status like'innodb_row_lock%';

对各个状态量的说明如下
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间
Innodb_row_lock_time_max：从系统启动到现在等待最长的一次所花时间
Innodb_row_lock_waits:系统启动后到现在总共等待的次数

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五、MVCC 机制详解

对于事务 id 为 12 的操作，先查询 select * from account（创建了查询快照，记录执行 SQL 这一刻最大的已提交事务 id（快照点已提交最大事务 id）），对于事务 id 为 13 的操作，先删除 id = 1 的记录，然后更新 id = 2 的记录，再提交
对于删除操作，MySQL 底层会记录好被删除的数据行的删除事务 id；
对于更新操作，MySQL 底层会新增一行相同数据并记录好对应的创建事务 id；
在 id 为 12 的事务里执行查询操作，MySQL 底层会带上过滤条件，创建事务 id <= max（当前事务 id（12），快照点已提交最大事务id），删除事务 id > max（当前事务id（12），快照点已提交最大事务 id）
注意：begin/start transaction 命令并不是一个事务的起点，在执行到它们之后的第一个操作 InnoDB 表的语句，事务才真正启动，才会向 MySQL 申请事务 id，MySQL 内部是严格按照事务的启动顺序来分配事务id的。

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六、死锁

大多数情况 MySQL 可以自动检测死锁，并回滚产生死锁的那个事务，但是有些情况 MySQL 没法自动检测死锁。

set tx_isolation='repeatable-read';
Session_1执行：select * from account where id=1 for update;
Session_2执行：select * from account where id=2 for update;
Session_1执行：select * from account where id=2 for update;
Session_2执行：select * from account where id=1 for update;

查看近期死锁日志信息

show engine innodb statusG;

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七、优化建议

1. 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁
2. 合理设计索引，尽量缩小锁的范围
3. 尽可能减少检索条件范围，避免间隙锁
4. 尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度，涉及事务加锁的 SQL 尽量放在事务最后执行
5. 尽可能低级别事务隔离