工作面试老大难-锁（上）

大家好，我是热心的大肚皮，皮哥。

锁的前世

上一篇我们聊了事务在并发执行时可能引发一致性的各种现象，大概分为3种。

• 读-读情况：并发事务相继读取相同的记录，读取不会修改信息，也不会引起什么问题，所以允许这种情况的发生。
• 写-写情况：并发事务相继对相同的记录进行改动。在这种情况下会发生脏写的现象，任何隔离级别都不允许发生，所以在多个未提交事务相继对一条记录修改时，需要让他们排队，那怎么记录呢，会采用如下的数据结构。这只是把重要的属性拿了出来，trx信息代表这个数据结构与哪个事务有关，is_waiting代表当前事务是否在等待，true代表等待中。

• 读-写或写-读情况：一个事务读取数据，另一个事务进行改动。之前说过，这种情况下会出现脏读、不可重复读、幻读的现象。

那怎么避免呢？有两种可选的解决方案。

• 读操作使用多版本并发控制（MVCC），写操作进行加锁。其中事务利用MVCC进行的读取操作也叫一致性读。
• 读、写操作都采用上面的数据结构来控制并发的情况。

其实，上面的数据结构也就是锁。

锁的分类

行锁

针对记录的锁分为两类，如下。

• 共享锁（Shared Lock）：简称S锁，事务要读取一条记录时，需要先获取该记录的S锁。
• 独占锁（Exclusive Lock）：常称为排他锁，简称X锁。在事物要改动一条记录时，需要先获取该记录的X锁。

其中，S锁与S锁是兼容的，S锁与X锁是不兼容的，X锁与X锁也是不兼容的。

表锁

对于表来说，除了有上面两种行锁之外，额外多了一种叫意向锁的东西。如下。

• 意向共享锁（Intention Shared Lock）：简称IS锁，当事务准备在某条记录上加S锁时，需要先加个表级别的IS锁。
• 意向独占锁（Intention Exclusive Lock）：简称IX锁，当事务准备在某条记录上加X锁时，需要先加个表级别的IX锁。

为什么要这么操作呢？其实不难想象，我们操作记录的时候会打上行锁，那么当我们进行表的操作时，根据意向锁可以使效率更高效，不然只能遍历。

总结一下兼容性。如下。

看到这个大家是不是有点晕，以大学教室为例。

• 教室一般都是公用的，我们可以随便选一间教室进去上自习。每当一个同学进去上自习，就相当于在教室门口上挂了一把S锁，如果很多同学都去上自习，就相当于教室门口挂了很多把S锁（类似行级别的S锁）。
• 有时教室会进行检修，例如换灯管、换地板啥的，这些项目不能同时开展。如果针对某个项目进行维修，就不允许来上自习，也不允许其他项目维修，相当于教室门口挂了把X锁（类似行级别的X锁）。

除了针对教室而言，也还会有其他的需求。

• 有上级领导要来参观教学楼，校领导不想影响同学们上自习，但是此时不能有教室在维修，于是在教学楼门口放置了一把S锁（类型表级别的S锁）。此时：
  • 来上自习的学生看到门口有S锁，可以继续进入教学楼自习。
  • 修理工看到有S锁，则在门口等着，啥时候上级领导走了，把教学楼门口的S锁撤掉后，才能进入维修。
• 学校想占用教学楼进行考试，此时不允许教学楼中有正在上自习的教室，也不允许对教室维修，于是可以在教学楼门口放置一把X锁（类型表的X锁）。此时：
  • 来上自习的学生看到教学楼门口有X锁，则需要在教学楼门口等着，啥时候考试结束，把教学楼的X锁撤掉，在进入教学楼上自习。
  • 修理工看到教学楼门口有X锁，则需要在教学楼门口等着，啥时候考试结束，把教学楼的X锁撤掉，在进入教学楼维修。

但是这样有一个问题，如果撤掉X锁，我们需要把所有的教室的情况都要摸清楚，这样性能太差了，所以引入了意向锁的概念。

• 如果学生上自习，那么在教学楼上加一把IS锁，然后在教室上加S锁。
• 如果维修工维修教室，则先在教学楼加上一把IX锁，然后在教室上加X锁。

之后：

• 上级领导要参观教学楼，需要先看看教学楼有没有IX锁，如果有则代表有教室在维修，需要维修结束后把IX锁撤掉才可以在教学楼上加S锁。
• 如果有考试要占用教学楼，则需要看看有没有IS锁与IX锁，如果有则代表有学生上自习或者有教室在维修，需要结束后才可以在整栋楼上加X锁。