因为间隙锁在可重复读隔离级别下才有效,所以本篇文章接下来的描述,若没有特殊说明,默认是可重复读隔离级别。
总结的加锁规则里面,包含了两个“原则”、两个“优化”和一个“bug”。
表 t 的建表语句和初始化语句如下。
CREATE TABLE `t` (
`id` int(11) NOT NULL,
`c` int(11) DEFAULT NULL,
`d` int(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `c` (`c`)
) ENGINE=InnoDB;
insert into t values(0,0,0),(5,5,5),
(10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25);
案例一:等值查询间隙锁
第一个例子是关于等值条件操作间隙:
图 1 等值查询的间隙锁
由于表 t 中没有 id=7 的记录,所以用我们上面提到的加锁规则判断一下的话:
所以,session B 要往这个间隙里面插入 id=8 的记录会被锁住,但是 session C 修改 id=10 这行是可以的。
案例二:非唯一索引等值锁
第二个例子是关于覆盖索引上的锁:
图 2 只加在非唯一索引上的锁
看到这个例子,你是不是有一种“该锁的不锁,不该锁的乱锁”的感觉?我们来分析一下吧。
这里 session A 要给索引 c 上 c=5 的这一行加上读锁。
需要注意,在这个例子中,lock in share mode 只锁覆盖索引,但是如果是 for update 就不一样了。 执行 for update 时,系统会认为你接下来要更新数据,因此会顺便给主键索引上满足条件的行加上行锁。
这个例子说明,锁是加在索引上的;同时,它给我们的指导是,如果你要用 lock in share mode 来给行加读锁避免数据被更新的话,就必须得绕过覆盖索引的优化,在查询字段中加入索引中不存在的字段。比如,将 session A 的查询语句改成 select d from t where c=5 lock in share mode。你可以自己验证一下效果。
案例三:主键索引范围锁
第三个例子是关于范围查询的。举例之前,你可以先思考一下这个问题:对于我们这个表 t,下面这两条查询语句,加锁范围相同吗?
mysql> select * from t where id=10 for update;
mysql> select * from t where id>=10 and id<11 for update;
你可能会想,id 定义为 int 类型,这两个语句就是等价的吧?其实,它们并不完全等价。
在逻辑上,这两条查语句肯定是等价的,但是它们的加锁规则不太一样。现在,我们就让 session A 执行第二个查询语句,来看看加锁效果。
图 3 主键索引上范围查询的锁
现在我们就用前面提到的加锁规则,来分析一下 session A 会加什么锁呢?
所以,session A 这时候锁的范围就是主键索引上,行锁 id=10 和 next-key lock(10,15]。这样,session B 和 session C 的结果你就能理解了
这里你需要注意一点,首次 session A 定位查找 id=10 的行的时候,是当做等值查询来判断的,而向右扫描到 id=15 的时候,用的是范围查询判断。
案例四:非唯一索引范围锁
需要注意的是,与案例三不同的是,案例四中查询语句的 where 部分用的是字段 c。
图 4 非唯一索引范围锁
这次 session A 用字段 c 来判断,加锁规则跟案例三唯一的不同是:在第一次用 c=10 定位记录的时候,索引 c 上加了 (5,10]这个 next-key lock 后,由于索引 c 是非唯一索引,没有优化规则,也就是说不会蜕变为行锁,因此最终 sesion A 加的锁是,索引 c 上的 (5,10] 和 (10,15] 这两个 next-key lock。
所以从结果上来看,sesson B 要插入(8,8,8) 的这个 insert 语句时就被堵住了。这里需要扫描到 c=15 才停止扫描,是合理的,因为 InnoDB 要扫到 c=15,才知道不需要继续往后找了
案例五:唯一索引范围锁 bug
前面的四个案例,我们已经用到了加锁规则中的两个原则和两个优化,接下来再看一个关于加锁规则中 bug 的案例。
图 5 唯一索引范围锁的 bug
session A 是一个范围查询,按照原则 1 的话,应该是索引 id 上只加 (10,15]这个 next-key lock,并且因为 id 是唯一键,所以循环判断到 id=15 这一行就应该停止了。
但是实现上,InnoDB 会往前扫描到第一个不满足条件的行为止,也就是 id=20。而且由于这是个范围扫描,因此索引 id 上的 (15,20]这个 next-key lock 也会被锁上。
所以你看到了,session B 要更新 id=20 这一行,是会被锁住的。同样地,session C 要插入 id=16 的一行,也会被锁住。
照理说,这里锁住 id=20 这一行的行为,其实是没有必要的。因为扫描到 id=15,就可以确定不用往后再找了。但实现上还是这么做了,因此我认为这是个 bug。
案例六:非唯一索引上存在"等值"的例子
接下来的例子,是为了更好地说明“间隙”这个概念。这里,我给表 t 插入一条新记录。
mysql> insert into t values(30,10,30);
新插入的这一行 c=10,也就是说现在表里有两个 c=10 的行。那么,这时候索引 c 上的间隙是什么状态了呢?你要知道,由于非唯一索引上包含主键的值,所以是不可能存在“相同”的两行的。
图 6 非唯一索引等值的例子
可以看到,虽然有两个 c=10,但是它们的主键值 id 是不同的(分别是 10 和 30),因此这两个 c=10 的记录之间,也是有间隙的。图中我画出了索引 c 上的主键 id。为了跟间隙锁的开区间形式进行区别,我用 (c=10,id=30) 这样的形式,来表示索引上的一行。
现在,我们来看一下案例六。这次我们用 delete 语句来验证。注意,delete 语句加锁的逻辑,其实跟 select ... for update 是类似的,也就是我在文章开始总结的两个“原则”、两个“优化”和一个“bug”。
图 7 delete 示例
这时,session A 在遍历的时候,先访问第一个 c=10 的记录。同样地,根据原则 1,这里加的是 (c=5,id=5) 到 (c=10,id=10) 这个 next-key lock。
然后,session A 向右查找,直到碰到 (c=15,id=15) 这一行,循环才结束。根据优化 2,这是一个等值查询,向右查找到了不满足条件的行,所以会退化成 (c=10,id=10) 到 (c=15,id=15) 的间隙锁。
也就是说,这个 delete 语句在索引 c 上的加锁范围,就是下图中蓝色区域覆盖的部分。
图 8 delete 加锁效果示例
这个蓝色区域左右两边都是虚线,表示开区间,即 (c=5,id=5) 和 (c=15,id=15) 这两行上都没有锁。
案例七:limit 语句加锁
例子 6 也有一个对照案例,场景如下所示:
图 9 limit 语句加锁
这个例子里,session A 的 delete 语句加了 limit 2。你知道表 t 里 c=10 的记录其实只有两条,因此加不加 limit 2,删除的效果都是一样的,但是加锁的效果却不同。可以看到,session B 的 insert 语句执行通过了,跟案例六的结果不同。
这是因为,案例七里的 delete 语句明确加了 limit 2 的限制,因此在遍历到 (c=10, id=30) 这一行之后,满足条件的语句已经有两条,循环就结束了。
因此,索引 c 上的加锁范围就变成了从(c=5,id=5) 到(c=10,id=30) 这个前开后闭区间,如下图所示:
图 10 带 limit 2 的加锁效果
可以看到,(c=10,id=30)之后的这个间隙并没有在加锁范围里,因此 insert 语句插入 c=12 是可以执行成功的。这个例子对我们实践的指导意义就是,在删除数据的时候尽量加 limit。这样不仅可以控制删除数据的条数,让操作更安全,还可以减小加锁的范围。
案例八:一个死锁的例子
最后我们再看一个案例,目的是说明:next-key lock 实际上是间隙锁和行锁加起来的结果。
图 11 案例八的操作序列
现在,我们按时间顺序来分析一下为什么是这样的结果。
你可能会问,session B 的 next-key lock 不是还没申请成功吗?
其实是这样的,session B 的“加 next-key lock(5,10] ”操作,实际上分成了两步,先是加 (5,10) 的间隙锁,加锁成功;然后加 c=10 的行锁,这时候才被锁住的。
也就是说,我们在分析加锁规则的时候可以用 next-key lock 来分析。但是要知道,具体执行的时候,是要分成间隙锁和行锁两段来执行的。