大家好!我是黄啊码,MySQL的入门篇已经讲到第12个课程了,今天我们继续讲讲大白篇系列——数据库锁
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锁的划分有多种方式,这些划分方式都包括哪些?
锁用来对数据进行锁定,我们可以从锁定对象的粒度大小来对锁进行划分,分别为行锁、页锁和表锁。
顾名思义,行锁就是按照行的粒度对数据进行锁定。锁定力度小,发生锁冲突概率低,可以实现的并发度高,但是对于锁的开销比较大,加锁会比较慢,容易出现死锁情况。
页锁就是在页的粒度上进行锁定,锁定的数据资源比行锁要多,因为一个页中可以有多个行记录。当我们使用页锁的时候,会出现数据浪费的现象,但这样的浪费最多也就是一个页上的数据行。页锁的开销介于表锁和行锁之间,会出现死锁。锁定粒度介于表锁和行锁之间,并发度一般。
表锁就是对数据表进行锁定,锁定粒度很大,同时发生锁冲突的概率也会较高,数据访问的并发度低。不过好处在于对锁的使用开销小,加锁会很快。
行锁、页锁和表锁是相对常见的三种锁,除此以外我们还可以在区和数据库的粒度上锁定数据,对应区锁和数据库锁。不同的数据库和存储引擎支持的锁粒度不同,InnoDB 和 Oracle 支持行锁和表锁。而 MyISAM 只支持表锁,MySQL 中的 BDB 存储引擎支持页锁和表锁。SQL Server 可以同时支持行锁、页锁和表锁,如下表所示:
这里需要说明下,每个层级的锁数量是有限制的,因为锁会占用内存空间,锁空间的大小是有限的。当某个层级的锁数量超过了这个层级的阈值时,就会进行锁升级。锁升级就是用更大粒度的锁替代多个更小粒度的锁,比如 InnoDB 中行锁升级为表锁,这样做的好处是占用的锁空间降低了,但同时数据的并发度也下降了。
除了按照锁粒度大小对锁进行划分外,我们还可以从数据库管理的角度对锁进行划分。共享锁和排它锁,是我们经常会接触到的两把锁。
共享锁锁定的资源可以被其他用户读取,但不能修改。在进行SELECT
的时候,会将对象进行共享锁锁定,当数据读取完毕之后,就会释放共享锁,这样就可以保证数据在读取时不被修改。
比如我们想给 product_comment 在表上加共享锁,可以使用下面这行命令:
LOCK TABLE product_comment READ;
当对数据表加上共享锁的时候,该数据表就变成了只读模式,此时我们想要更新 product_comment 表中的数据,比如下面这样:
UPDATE product_comment SET product_id = 10002 WHERE user_id = 912178;
系统会做出如下提示:
ERROR 1099 (HY000): Table 'product_comment' was locked with a READ lock and can't be updated
也就是当共享锁没有释放时,不能对锁住的数据进行修改。
如果我们想要对表上的共享锁进行解锁,可以使用下面这行命令:
UNLOCK TABLE;
如果我们想要给某一行加上共享锁呢,比如想对 user_id=912178 的数据行加上共享锁,可以像下面这样:
SELECT comment_id, product_id, comment_text, user_id FROM product_comment WHERE user_id = 912178 LOCK IN SHARE MODE
排它锁锁定的数据只允许进行锁定操作的事务使用,其他事务无法对已锁定的数据进行查询或修改。
如果我们想给 product_comment 数据表添加排它锁,可以使用下面这行命令:
LOCK TABLE product_comment WRITE;
这时只有获得排它锁的事务可以对 product_comment 进行查询或修改,其他事务如果想要在 product_comment 表上查询数据,则需要等待。你可以自己开两个 MySQL 客户端来模拟下。
这时我们释放掉排它锁,使用这行命令即可。
UNLOCK TABLE;
同样的,如果我们想要在某个数据行上添加排它锁,比如针对 user_id=912178 的数据行,则写成如下这样:
SELECT comment_id, product_id, comment_text, user_id FROM product_comment WHERE user_id = 912178 FOR UPDATE;
另外当我们对数据进行更新的时候,也就是INSERT
、DELETE
或者UPDATE
的时候,数据库也会自动使用排它锁,防止其他事务对该数据行进行操作。
当我们想要获取某个数据表的排它锁的时候,需要先看下这张数据表有没有上了排它锁。如果这个数据表中的某个数据行被上了行锁,我们就无法获取排它锁。这时需要对数据表中的行逐一排查,检查是否有行锁,如果没有,才可以获取这张数据表的排它锁。这个过程是不是有些麻烦?这里就需要用到意向锁。
简单来说就是给更大一级别的空间示意里面是否已经上过锁。举个例子,你可以给整个房子设置一个标识,告诉它里面有人,即使你只是获取了房子中某一个房间的锁。这样其他人如果想要获取整个房子的控制权,只需要看这个房子的标识即可,不需要再对房子中的每个房间进行查找。这样是不是很方便?
返回数据表的场景,如果我们给某一行数据加上了排它锁,数据库会自动给更大一级的空间,比如数据页或数据表加上意向锁,告诉其他人这个数据页或数据表已经有人上过排它锁了,这样当其他人想要获取数据表排它锁的时候,只需要了解是否有人已经获取了这个数据表的意向排他锁即可。
如果事务想要获得数据表中某些记录的共享锁,就需要在数据表上添加意向共享锁。同理,事务想要获得数据表中某些记录的排他锁,就需要在数据表上添加意向排他锁。这时,意向锁会告诉其他事务已经有人锁定了表中的某些记录,不能对整个表进行全表扫描。
当我们使用共享锁的时候会出现死锁的风险,下面我们用两个 MySQL 客户端来模拟一下事务查询。
首先客户端 1 开启事务,然后采用读锁的方式对user_id=912178
的数据行进行查询,这时事务没有提交的时候,这两行数据行上了读锁。
然后我们用客户端 2 开启事务,同样对user_id=912178
获取读锁,理论上获取读锁后还可以对数据进行修改,比如执行下面这条语句:
UPDATE product_comment SET product_i = 10002 WHERE user_id = 912178;
当我们执行的时候客户端 2 会一直等待,因为客户端 1 也获取了该数据的读锁,不需要客户端 2 对该数据进行修改。这时客户端 2 会提示等待超时,重新执行事务。
你能看到当有多个事务对同一数据获得读锁的时候,可能会出现死锁的情况。
如果从程序员的视角来看锁的话,可以将锁分成乐观锁和悲观锁,从名字中也可以看出这两种锁是两种看待数据并发的思维方式。
乐观锁(Optimistic Locking)认为对同一数据的并发操作不会总发生,属于小概率事件,不用每次都对数据上锁,也就是不采用数据库自身的锁机制,而是通过程序来实现。在程序上,我们可以采用版本号机制或者时间戳机制实现。
在表中设计一个版本字段 version,第一次读的时候,会获取 version 字段的取值。然后对数据进行更新或删除操作时,会执行UPDATE ... SET version=version+1 WHERE version=version
。此时如果已经有事务对这条数据进行了更改,修改就不会成功。
这种方式类似我们熟悉的 SVN、CVS 版本管理系统,当我们修改了代码进行提交时,首先会检查当前版本号与服务器上的版本号是否一致,如果一致就可以直接提交,如果不一致就需要更新服务器上的最新代码,然后再进行提交。
时间戳和版本号机制一样,也是在更新提交的时候,将当前数据的时间戳和更新之前取得的时间戳进行比较,如果两者一致则更新成功,否则就是版本冲突。
你能看到乐观锁就是程序员自己控制数据并发操作的权限,基本是通过给数据行增加一个戳(版本号或者时间戳),从而证明当前拿到的数据是否最新。
悲观锁(Pessimistic Locking)也是一种思想,对数据被其他事务的修改持保守态度,会通过数据库自身的锁机制来实现,从而保证数据操作的排它性。
从这两种锁的设计思想中,你能看出乐观锁和悲观锁的适用场景:
好了,今天的课程学到这里,有问题的留个言,别忘了一键三连,下次我们还会再见!
我是黄啊码,码字的码,退。。。退。。。退。。。朝!