深入解析MySQL InnoDB锁机制 - 教程

这段文档是 MySQL InnoDB 存储引擎中关于锁机制（InnoDB Locking）的权威详解，内容非常核心和深入。它解释了 InnoDB 如何通过多种类型的锁来实现并发控制、数据一致性、避免幻读与死锁。

我们将用通俗语言 + 图解思维 + 实际例子，帮你彻底理解每一个锁类型及其作用。

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总体目标：InnoDB 为什么要搞这么多锁？

• 多个事务同时操作数据库时，必须防止：
  • 数据被乱改（丢失更新）
  • 读到不一致的数据（脏读、不可重复读、幻读）
  • 死锁导致系统卡住
• 所以 InnoDB 设计了一套精细的锁定机制，在性能和一致性之间取得平衡。

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一、两大基础锁：共享锁（S）和排他锁（X）

这是所有锁的“起点”。

锁类型	名称	能做什么？
S 锁	Shared Lock（共享锁 / 读锁）	持有者可以读数据
X 锁	Exclusive Lock（排他锁 / 写锁）	持有者可以修改或删除数据

✅ 规则：

1. 多个事务可以同时持有 S 锁 → 多人可读
2. 只要有 X 锁存在，别人就不能加任何锁（S 或 X）
3. 只要有 S 锁存在，别人可以加 S 锁，但不能加 X 锁

类比：图书馆里一本书

• 多人可以同时看书（S 锁）✅
• 只有一个人能借走修书（X 锁）❌其他人不能看也不能借

哪些语句会加这些锁？

SQL 语句	加的锁
SELECT ...	不加锁（MVCC 读历史版本）
SELECT ... FOR SHARE	S 锁
SELECT ... FOR UPDATE	X 锁
UPDATE, DELETE	自动加 X 锁
INSERT	插入前加 insert intention lock（见下文）

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️ 二、意向锁（Intention Locks）—— 表级“预告”锁

❓ 问题来了：

如果事务 A 正在修改某一行（加了 X 锁），这时事务 B 想对整张表加锁（如 LOCK TABLES t WRITE），怎么办？

→ 必须知道“有没有人正在用这表里的行”！

但逐行检查太慢了！于是有了 意向锁（Intention Locks）

✅ 意向锁的作用：

• 是表级别的锁
• 只表示：“我打算在某个行上加 S 或 X 锁”
• 让表级锁和行级锁能高效共存

意向锁	含义
IS	意向共享锁：我要给某些行加 S 锁
IX	意向排他锁：我要给某些行加 X 锁

✅ 使用规则：

• 要加 S 锁 → 先获得 IS 或更强的锁（如 IX）
• 要加 X 锁 → 必须先获得 IX 锁

意向锁兼容性矩阵（重点！）

	X	IX	S	IS
X	❌	❌	❌	❌
IX	❌	✅	❌	✅
S	❌	❌	✅	✅
IS	❌	✅	✅	✅

✅ = 可以共存，❌ = 冲突

关键点：

• 意向锁之间大多兼容（IS 和 IX 可共存）
• 真正冲突的是 表级读写锁（S/X）之间的互斥
• 意向锁不阻塞任何行操作，只用于快速判断是否可以执行表锁

示例：

-- 事务A
START TRANSACTION;
SELECT * FROM t WHERE id=1 FOR UPDATE;
-- 加 X 锁 → 自动在表上加 IX 锁
-- 此时另一个事务想 LOCK TABLE t READ（S 锁）？
-- 会检查：IX 和 S 冲突吗？→ ❌ 冲突！所以等待。

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三、行锁的具体实现：Record Lock、Gap Lock、Next-Key Lock

1. Record Lock（记录锁）

• 锁住某个索引记录本身
• 最基本的行锁

✅ 示例：

SELECT * FROM t WHERE id=10 FOR UPDATE;
-- 对 id=10 的索引记录加 X 锁（record lock）

⚠️ 即使表没有主键，InnoDB 也会创建隐藏的聚簇索引，所以总是有“索引记录”可锁。

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2. Gap Lock（间隙锁）

• 锁住两个索引值之间的“空隙”
• 目的：防止其他事务在这个“空隙”插入新记录 → 防止幻读

✅ 示例：

SELECT * FROM t WHERE age BETWEEN 20 AND 30 FOR UPDATE;
-- 不仅锁住 age=20~30 的记录
-- 还锁住 (20,30) 这个“范围”，别人不能插入 age=25 的记录

关键特性：

• Gap Lock 不互斥！
  • 事务 A 可以在 gap 上加 S-gap 锁
  • 事务 B 也可以在同一 gap 加 X-gap 锁
• 因为 gap 锁只是“防止插入”，不是保护数据内容
• 当记录被删除时，多个 gap 锁需要合并，所以允许共存

何时不用 Gap Lock？

• 查询条件使用唯一索引且命中唯一行时

  SELECT * FROM t WHERE id = 100 FOR UPDATE;
  -- id 是 PRIMARY KEY
  -- 只加 record lock，不加 gap lock

  因为已经确定只有一行，不可能出现“幻影”

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3. Next-Key Lock = Record Lock + Gap Lock

• 锁住记录本身 + 前面的间隙
• 是 InnoDB 在 REPEATABLE READ 隔离级别下的默认锁机制
• 目的：完全防止幻读

✅ 示例：
假设索引有值：10, 11, 13, 20

Next-Key Lock 覆盖的区间是：

(-∞, 10]
(10, 11]
(11, 13]
(13, 20]
(20, +∞)

每个区间都是左开右闭：(a, b] 表示不包含 a，包含 b

特别说明最后一个区间 (20, +∞)：

• 实际上是一个叫 supremum 的虚拟记录
• 锁住“最大值之后的所有空间”

效果：

• 任何想插入 age=25 的操作都会被阻塞
• 实现了“可重复读”下的范围查询一致性

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四、Insert Intention Lock（插入意向锁）

❓ 问题：

多个事务都想往同一个“间隙”插入数据，但位置不同，应该阻塞吗？

比如：

• 事务 A 想插 id=5
• 事务 B 想插 id=6
• 当前只有 id=4 和 id=7

→ 他们其实不冲突，应该允许并发插入！

✅ Insert Intention Lock 就是为此设计的：

• 是一种特殊的 Gap Lock
• 表示：“我打算在这个 gap 里插入一条记录”
• 多个事务可以在同一个 gap 上设置 insert intention lock，只要插入位置不同，就不冲突

工作流程：

1. 事务要插入 → 先在 gap 上加 insert intention lock
2. 然后尝试获取该行的 X 锁（record lock）
3. 如果 gap 被别人用 X 锁锁住了（比如 FOR UPDATE 范围查询），则等待

示例：

-- 表中有 id=4 和 id=7
-- 事务A
INSERT INTO t(id) VALUES (5);
-- 在 (4,7) 加 insert intention lock → 成功
-- 事务B
INSERT INTO t(id) VALUES (6);
-- 同样在 (4,7) 加 insert intention lock → 也成功！
-- 因为 5≠6，不冲突

但如果：

-- 事务C
SELECT * FROM t WHERE id BETWEEN 4 AND 7 FOR UPDATE;
-- 加了 next-key lock，锁住 (4,7] 范围
-- 那么事务A/B 插入就会被阻塞

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五、AUTO-INC Lock（自增锁）

❓ 问题：

多个事务同时 INSERT 到有 AUTO_INCREMENT 列的表，怎么保证 ID 不重复且连续？

✅ AUTO-INC Lock 是一种表级锁，用于保护自增值分配。

情况	是否阻塞
一个事务在插入 → 其他事务插入必须等待	✅ 默认行为
使用 innodb_autoinc_lock_mode=2（交错模式）	❌ 不阻塞，但 ID 可能不连续

⚙️ 参数控制：

• innodb_autoinc_lock_mode
  • 0: 传统模式（最安全，性能差）
  • 1: 默认模式（平衡）
  • 2: 高并发模式（最快，ID 可能跳跃）

现代 MySQL 推荐使用 2，除非你需要严格连续的 ID。

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六、Predicate Locks for Spatial Indexes（空间索引的谓词锁）

❓ 特殊情况：空间数据（如经纬度、地理区域）

• 没有“大小顺序”，无法用 next-key locking
• 传统锁机制失效

✅ 解决方案：谓词锁（Predicate Lock）

• 锁住一个“查询条件”本身
• 例如：WHERE MBRContains(shape, Point(1,2))
• InnoDB 会对这个 MBR（最小包围矩形）加锁
• 其他事务不能插入或修改满足该条件的行

这是一种更高级的逻辑锁，确保空间查询的一致性。

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✅ 总结：一张表看懂所有锁

锁类型	级别	用途	是否阻塞其他操作
S/X Lock	行级	读/写锁定具体行	是（X 锁最强）
IS/IX	表级	预告要加行锁	不阻塞行操作
Record Lock	行级	锁具体索引记录	阻塞对该记录的修改
Gap Lock	行级	锁间隙，防插入	阻塞插入该范围
Next-Key Lock	行级	record + gap，防幻读	强一致性保障
Insert Intention	行级	插入前声明意图	不同位置可并发
AUTO-INC	表级	保护自增列	可能阻塞并发插入
Predicate Lock	逻辑级	空间查询一致性	特殊场景使用

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实际建议

场景	建议
普通查询	用 SELECT（MVCC，无锁）
先查后改	用 SELECT ... FOR UPDATE
防止幻读	用 REPEATABLE READ + 范围查询自动加 next-key lock
高并发插入	设置 innodb_autoinc_lock_mode=2
减少死锁	所有事务按相同顺序操作表
查锁信息	用 SHOW ENGINE INNODB STATUS

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一句话总结

InnoDB 通过 S/X 锁 + 意向锁 + 记录锁 + 间隙锁 + 插入意向锁 的组合，在行级精细控制并发，既保证数据一致性（防止脏读、幻读），又尽可能提升并发性能。理解这些锁，是掌握 MySQL 高并发能力的关键。