五、锁
1. 概述
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（避免争抢）。
在数据库中，除传统的计算资源（如 CPU、RAM、I/O 等）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。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。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。
分类
mysql中的锁，按照锁的粒度来分，分为以下三类：
- 全局锁：锁定数据库中的所有表
- 表级锁：每次操作锁住整张表
- 行级锁：每次操作锁住对应的行数据
2. 全局锁
全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞
其典型的使用场景是做全库的逻辑备份，对所有的表进行锁定，从而获取一致性视图，保证数据的完整性。
##加全局锁语句
flush tables with read lock;
##数据备份, 以下并非sql语句，需要在mysql命令行外执行
mysqldump -uroot -proot 数据库名 > 备份至sql文件名
##解锁
unlock tables;
特点：
数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：
- 如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上都得停摆
- 如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志(binlog)，会导致主从延迟。
在 InnoDB引擎中，我们可以在备份时加上参数--single-transaction参数来完成不加锁的一致性数据备份。
mysqldump --single-transaction -uroot -proot 数据库名 > 备份至sql文件名
3. 表级锁
表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度高。应用在MyISAM、InnoDB、BDB等存储引擎中
对于表级锁，主要分为以下三类：
- 表锁
- 元数据锁（meta data lock，MDL）
- 意向锁
表锁
对于表锁，分为两类：
- 表共享读锁（read lock）【当前客户端和其他客户端可以读不能写】
- 表独占写锁（write lock）【当前客户端既能读也能写，其他客户端不能读也不能写】
##语法：
加锁：lock tables 表名... read/write
释放锁：unlock tables /客户端断开连接
元数据锁（meta data lock，MDL）
MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问同一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据（可理解为表结构）的数据一致性，在表上有活动事务时，不可以对元数据进行写入操作。为了避免DML和DDL冲突，保证读写的正确性。
在mysql5.5中引入了MDL，当对一张表进行增删改查的时候，加MDL读锁（共享）；当对表结构进行变更操作时，加MDL写锁（排他）。
查看元数据锁：
select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration from performance_schema.metadata_locks;
意向锁
为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查。
意向锁分为意向共享锁和意向排他锁：
意向共享锁（IS）：有语句select...lock in share mode添加。与表锁共享锁（read）兼容，与表锁排他锁（write）互斥
意向排他锁（IX）：由insert、update、delete、select...for update添加。与表锁共享锁（read）和表锁排他锁（write）都互斥。意向锁之间不会互斥。
可以通过以下sql，查看意向锁及行锁的加锁情况：
select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode, lock_data from performance_schema.data_locks;
4. 行级锁
行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突概率最低，并发度最高。应用在InnoDB引擎中。
InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的索引项加锁来实现的，而不是对记录加的锁。对于行级锁，主要分为以下三类：
行锁（Record Lock）：锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete。在RC、RR隔离级别下都支持。
间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持。
临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap。在RR隔离级别下都支持。
行锁
- 共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排他锁。
- 排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其它事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。
默认情况下，InnoDB在可重复读事务隔离级别运行，InnoDB使用next-key 锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。
1. 针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁
2. InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将会对表中的所有记录加锁，此时就会升级为表锁。
3. 索引上的等值查询（唯一索引），给不存在的记录加锁时，优化为间隙锁
4. 索引上的等值查询（普通索引），向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，next-key lock退化为间隙锁
5. 索引上的范围查询（唯一索引），会访问到不满足条件的第一个值位置
