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select for update行锁or表锁,20个场景分析,还真得看情况原创

200044

背景

看到许多写select for update是行锁还是表锁的文章,但每篇文章的结论好像都不太一样。同时,是行锁还是表锁的问题直接影响着系统的性能,所以特意为大家调研一番,也就有了本篇文章,一共为大家汇总验证了20个场景下的结论。

对于软件或框架来说,特别是在有大版本更新的情况下,脱离了具体版本的结论往往是无意义的。针对这个问题,网络上之所以有多个版本的答案,最主要的原因就是脱离MySQL的版本以及事务隔离级别。

本文就基于两个MySQL版本(5.7.x、8.0.x)、两种常见事务隔离级别(读已提交、可重复读)来逐一验证。总共有四大类情况,20个小场景。最后,再给大家汇总一个结论性的验证结果。大家可以收藏,已备用到时查阅对照。

通过阅读本文,你不仅能能够学到相关的结论,同时也提供了一套科学的实验方法论,个人觉得后者对大家来说更为重要。

环境准备

在验证之前,我们先准备好具体的环境和数据。

建表语句:

CREATE TABLE `user` (
  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_no` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT '用户编号',
  `user_name` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT '用户名',
  `age` int(3) DEFAULT NULL COMMENT '年龄',
  `address` varchar(128) DEFAULT NULL COMMENT '地址',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `un_idx_user_no` (`user_no`),
  KEY `idx_user_name` (`user_name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;

初始化数据:

insert into user values(null,'0001','user01',18,'北京');
insert into user values(null,'0002','user02',19,'上海');
insert into user values(null,'0003','user03',20,'广州');
insert into user values(null,'0004','user04',21,'深圳');
insert into user values(null,'0005','user05',22,'杭州');

数据库版本:

版本一:
>select @@version;
5.7.22

版本二:
>select @@version;
8.0.18

查询数据事务隔离级别:

>select @@transaction_isolation;
REPEATABLE-READ

MySQL innodb支持的四种事务隔离级别:

  • READ_UNCOMMITTED:读未提交;
  • READ_COMMITTED:读已提交,后文简称为RC;
  • REPEATABLE_READ:可重复读,MySQL默认的事务隔离级别。后文简称为RR;
  • SERIALIZABLE:串行读;

设置全局隔离级别:

set global transaction isolation level REPEATABLE READ;
set global transaction isolation level READ COMMITTED;

设置会话隔离级别:

set session transaction isolation level REPEATABLE READ;
set session transaction isolation level READ COMMITTED;

关闭自动提交:

set @@autocommit=0;  //设置自动提交关闭

在执行完锁语句之后,可执行commit命令进行事务提交。

commit;

准备完以上数据,便可以开始每一个场景的验证了。每个场景都起了一个编号,比如:V5.x-RR-主键,表示在MySQL 5.7.x,事务隔离级别为RR(可重复读),条件字段为主键的场景下进行的实验。

场景1.1:V5.x-RR-主键

操作:使用主键ID作为条件查询,然后新开启一个事务去更新数据。

分析思路:一,如果更新数据被阻塞,则说明加锁成功;二,如果更新其他数据成功,则说明是行锁,如果更新其他数据失败则说明是表锁。三,部分场景会测试插入操作;后续所有操作基本雷同。

执行悲观锁查询:

select * from user where id = 1 for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

在此场景下,来看一下数据库加的什么锁。

当第二条语句被阻塞时,执行查看锁信息语句:

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;

注意,必须是正在执行第二条语句,且第二条语句处于阻塞状态下,上述语句才能查询到数据。

查询结果如下:

锁信息

第二条记录为for update锁表语句,第一条记录为单纯的update语句。可以看出,此场景下,lock_mode为X,lock_type为RECORD,lock_data为1。

lock_mode为X(排他锁):即写锁,允许获得排他锁的事务更新数据,阻止其他事务取得相同数据集的共享读锁和排他写锁。

lock_type为RECORD,说是是行级锁,lock_data表示锁定了1条记录。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

结论:当查询条件为主键时,select for update为行级锁。

当我们执行完一个场景之后,我们需要执行commit命令将当前事物提交。

场景1.2:V5.x-RR-唯一索引

执行悲观锁操作:

select * from user where user_no = '0001' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查询锁信息,同场景一的主键一致。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

结论:当查询条件为唯一索引时,select for update为行级锁。

场景1.3:V5.x-RR-普通索引

执行悲观锁操作:

select * from user where user_name = 'user01' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查询锁信息:

锁信息

此时,锁类型不仅仅是X排他锁,同时还添加了GAP(间隙锁),也就是说针对数据添加了排他间隙锁。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

此时再进行一笔插入操作:

insert into user values(null,'0006','user05',23,'重庆');

执行成功。

由于存在了间隙锁,再执行一笔user_name与查询条件相同的插入操作:

insert into user values(null,'0008','user01',24,'成都');

执行阻塞,说明此时有排他间隙锁的存在。

结论:当查询条件为普通索引时,select for update为行级锁,同时会有排他间隙锁存在,当插入数据满足锁语句查询条件(相等、范围等)时,会发生阻塞。

场景1.4:V5.x-RR-无索引

执行悲观锁操作:

select * from user where address = '北京' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行被阻塞

此时查询锁表信息展示如下:

锁信息

这里比较奇怪是lock_type,很明显,上述锁操作已经锁住了整张表,但lock_type依旧为RECORD。出处暂时有些费解。

结论:当查询条件无索引时,select for update为表级锁。

场景1.5:V5.x-RR-索引-范围查询

执行悲观锁操作:

select * from user where id > 1 for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

执行成功,说明并没有锁定id为1的记录。

执行插入操作:

insert into user values(null,'0007','user07',24,'武汉');

插入操作被阻塞。这是因为插入的数据生成的id满足大于1的条件,会被阻塞。

所信息如下:

锁信息

此时,lock_type虽然是RECORD,但是lock_data显示supremum pseudo-record ,这就是InnoDB为了解决幻读问题的临键锁(Next-key Lock),这里间隙锁和临键锁可以看做是一样的。

需要注意的是:supremum pseudo-record有可能是间隙锁,需要结合死锁日志里的heap no判断。heap no 1是间隙锁。

结论:当查询条件有索引且查询条件为范围时,select for update会采用间隙锁或临键锁,对指定范围内的数据进行加锁。当然,当查询条件无索引时,与场景1.4一致,为表锁。

场景2.1:V8.x-RR-主键

执行悲观锁查询:

select * from user where id = 1 for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查看数据库对应的锁:

SELECT * FROM performance_schema.data_locks;

注意,在MySQL 8中,采用了performance_schema替代了MySQL5中基于INFORMATION_SCHEMA的锁查询方式。

锁信息

上述查询结果中,有两条记录。lock_type字段展示锁范围,lock_mode字段展示了锁的类型。可以看到,该SQL语句先是在表范围上加了一把IX(意向排他锁,表锁)。然后,在记录(Record)范围上添加了一把X(排他锁),一把REC_NOT_GAP(行锁),综合起来就是对这条记录添加了行级排他锁,其他事务不能够再对其添加任何锁了。

这里,既然在表的层面上添加了IX(意向排他锁),为什么不是表锁呢?这是因为意向排他锁的作用仅仅表名意向的锁,当其他事务要对全表的数据进行加锁时,那么就不需要判断每一条数据是否被加锁了。

事务在给一行记录加排他锁前,必须先取得该表的IX锁,意向排他锁之间相互兼容,可以并行,不会产生冲突。意向排他锁存在的意义是为了更高效的获取表锁,主要目的是显示事务正在锁定某行或者试图锁定某行。

继续实验,执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

结论:当查询条件为主键时,select for update为行级锁。

场景2.2:V8.x-RR-唯一索引

执行悲观锁操作:

select * from user where user_no = '0001' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查询锁信息:

锁信息

此时,可以看到三把锁,一把表级别的IX锁,一把基于唯一索引的行级排他锁,一把基于主键的行级排他锁。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

结论:当查询条件为唯一索引时,select for update为行级锁。

场景2.3:V8.x-RR-普通索引

执行悲观锁操作:

select * from user where user_name = 'user01' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查询锁信息:

锁信息

此时,可以看到四把锁,一把表级别的IX锁,一把基于普通索引的X排他锁,一把基于主键的行级排他锁,一把基于普通索引的X,GAP排他间隙锁。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功,说明更新操作没有影响。

既然有排他间隙锁,此时需再测试一笔插入操作:

insert into user values(null,'0006','user05',23,'重庆');

执行成功。

再执行一笔插入操作:

insert into user values(null,'0007','user01',24,'武汉');

注意这里插入的记录user_name与锁查询条件相同,发现操作被阻塞。

通过两笔插入操作可以看出,排他间隙锁会阻塞符合查询条件(user_name='user01')的数据的插入。

结论:当查询条件为普通索引时,select for update为行级锁,同时会多一把排他间隙锁,如果插入数据满足锁语句的查询条件(等于、范围条件等),则无法插入。

场景2.4:V8.x-RR-无索引

执行悲观锁操作:

select * from user where address = '北京' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查询锁信息:

锁信息

此时,数据库一共加了8把锁,一把表级别的IX意向排他锁,6把基于主键的针对数据记录(总共6条)的X锁,一把针对记录的supremum pseudo-record锁。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行被阻塞

结论:当查询条件无索引时,select for update为表级锁。

场景2.5:V8.x-RR-索引-范围查询

执行悲观锁操作:

select * from user where id > 1 for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

执行成功,说明并没有锁定id为1的记录。

执行插入操作:

insert into user values(null,'0007','user07',24,'武汉');

插入操作被阻塞。这是因为插入的数据生成的id满足大于1的条件,会被阻塞。

查询锁信息如下:

锁信息

此时,锁信息对比场景2.4,少了一条不满足条件记录(id=1)的锁,其他符合条件的数据均被锁。

结论:当查询条件有索引且查询条件为范围时,select for update会采用间隙锁或临键锁,对指定范围内的数据进行加锁。

完成了上面针对RR事务隔离级别的验证,下面将数据库事务隔离级别切换为RC。

set global transaction isolation level READ COMMITTED;

注意,此处可能需要重启数据库,如果通过命令配置无效,可通过数据库配置文件进行配置,重启。

另外,也可以通过在所有命令窗口执行session级别的设置,也可以达到效果,设置完成之后注意需要进行验证。

场景3.1:V5.x-RC-主键

执行悲观锁查询:

select * from user where id = 1 for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

锁信息与RR事务相同。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

结论:当查询条件为主键时,select for update为行级锁。

场景3.2:V5.x-RC-唯一索引

执行悲观锁操作:

select * from user where user_no = '0001' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查询锁信息,与RR一致。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

结论:当查询条件为唯一索引时,select for update为行级锁

场景3.3:V5.x-RC-普通索引

执行悲观锁操作:

select * from user where user_name = 'user01' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查询锁信息如下:

锁信息

再把RR场景下的锁信息贴出来:

锁信息

可以看出,RC事务隔离级别时比RR事务隔离级别时少了一个GAP(间隙锁)。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

此时再进行一笔插入操作:

insert into user values(null,'0009','user01',24,'郑州');

执行成功。

再验证下间隙锁是否真的不存在,执行一笔user_name与查询条件相同的插入操作:

insert into user values(null,'0008','user01',24,'成都');

执行成功,说明此时间隙锁的不存在了。

结论:当查询条件为普通索引时,select for update为行级锁,无间隙锁。

场景3.4:V5.x-RC-无索引

执行悲观锁操作:

select * from user where address = '北京' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

锁信息如下:

锁信息

显示基于主键的排他锁,这块挺出乎意料的,并没有进行表锁。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

再执行一笔插入操作,插入数据与查询条件address一致:

insert into user values(null,'0011','user01',24,'北京');

执行成功。

结论:当查询条件无索引时,select for update为行级锁,也就说,在RC事务隔离级别下,即便无索引,也是只锁记录,与通常的直知觉不同。

原因:会出现上述情况的原因是,本来如果锁条件上没有索引,MySQL会走聚簇(主键)索引进行全表扫描过滤,每条记录都会添加上X锁。但为了效率,MySQL会对扫描过程中不满足条件的记录进行解锁操作。

场景3.5:V5.x-RC-索引-范围查询

执行悲观锁操作:

select * from user where id > 1 for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

执行成功,说明并没有锁定id为1的记录。

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

操作被阻塞。这是因为操作的数据的id满足大于1的条件,会被阻塞。

所信息如下:

锁信息

结论:当查询条件有索引且查询条件为范围时,select for update对指定范围内的数据进行加锁。

场景4.1:V8.x-RC-主键

执行悲观锁查询:

select * from user where id = 1 for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

锁信息同RR。

继续实验,执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

结论:当查询条件为主键时,select for update为行级锁。

场景4.2:V8.x-RC-唯一索引

执行悲观锁操作:

select * from user where user_no = '0001' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

锁信息同RR。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

结论:当查询条件为唯一索引时,select for update为行级锁。

场景4.3:V8.x-RC-普通索引

执行悲观锁操作:

select * from user where user_name = 'user01' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查询锁信息:

锁信息

对照一下RR场景下的锁信息:

锁信息

可以看出RC场景下笔RR场景下少了一条行级间隙锁。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功,说明更新操作没有影响。

验证一下是否有排他间隙锁,此时需再测试一笔插入操作:

insert into user values(null,'0010','user05',23,'重庆');

执行成功。

再执行一笔插入操作:

insert into user values(null,'0007','user01',24,'武汉');

注意这里插入的记录user_name与锁查询条件相同,执行成功,说明真的不存在X,GAP(排他间隙锁)。

结论:当查询条件为普通索引时,select for update为行级锁

场景4.4:V8.x-RC-无索引

执行悲观锁操作:

select * from user where address = '北京' for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

此处更新操作被阻塞,说明数据锁定成功。

查询锁信息:

锁信息

对照一下RR场景:

锁信息

对于RR场景,RC场景下,只有一条排他行锁(X,REC_NOT_GAP)。

执行更新其他记录操作:

update user set age = age +1 where id = 2;

执行成功。

结论:当查询条件无索引时,select for update为行级锁。这里的原因与场景3.4一致。

场景4.5:V8.x-RC-索引-范围查询

执行悲观锁操作:

select * from user where id > 1 for update;

执行更新操作:

update user set age = age +1 where id = 1;

执行成功,说明并没有锁定id为1的记录。

执行插入操作:

insert into user values(null,'0012','user12',24,'--');

执行成功。

查询锁信息如下:

锁信息

对照RR场景下的锁信息:

锁信息

此时,RC场景下,少了临键锁,排他锁也变为了行级排他锁。

结论:当查询条件有索引且查询条件为范围时,select for update会对指定范围内的数据进行加锁,只会阻塞符合条件的记录,不影响插入操作。

场景及结论

完成了上面的实验之后,我们通过一个表格来总结一下所有的场景和结论。

版本 主键 唯一索引 普通索引 无索引 范围查询
MySQL 5.7.x - RR X:行锁 X,行锁 X,GAP:行锁,间隙锁,条件范围内会阻塞 表锁 指定范围加锁,insert阻塞
MySQL 8.0.x - RR X,REC_NOT_GAP:行级排他锁 X,REC_NOT_GAP:行级排他锁 X;X,REC_NOT_GAP;X,GAP:行锁+排他间隙锁,阻塞范围内insert; 表锁,每条记录一个X锁 指定范围加锁,insert阻塞
MySQL 5.7.x - RC X:行锁 X,行锁 X,行锁,无间隙锁; 行锁 指定范围加锁,更新、insert阻塞
MySQL 8.0.x - RC X,REC_NOT_GAP:行级排他锁 X,REC_NOT_GAP:行级排他锁 X,REC_NOT_GAP:行锁,无间隙锁; X,REC_NOT_GAP:行锁 指定范围加锁,不阻塞insert

从上面表中我们可以总结出以下结论(基于RR、RC两种事务隔离级别):

  • 无论哪个版本的MySQL,查询条件为主键、唯一索引、普通索引的情况下,为行锁;
  • 查询条件为普通索引时,事务隔离级别为RR时,MySQL还会添加一个间隙锁,条件内的插入、更新会被阻塞;
  • 事务隔离级别为RR时,查询条件无索引,为表锁;
  • 事务隔离级别为RC时,查询条件无索引,为行锁;
  • 查询条件为范围时,有索引的情况下,除MySQL 8.0.x RC场景下不阻塞插入操作,其他场景均阻塞指定范围更新、插入操作;

通过上面的结论,我们可以看出,并不是简单的说“有索引就是行锁,无索引就是表锁”,因为在事务隔离级别为RC时,无索引,同样表现(被优化)为行锁。

至于,根据范围条件(大于、小于、不等于、between、like等)查询、查询无结果等情况,大家可根据上述实验方法进行自行验证。

本文为大家提供了实验方法,并针对常见的场景给出了结论,希望能够帮到你,也希望大家能够点赞、转发、收藏,以备不时之需。

 

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