Mysql：行锁，间隙锁，next-key锁？

注：以下讨论基于InnoDB引擎。

问题引入

创建一张表t，并插入一些数据

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);

表中数据如下

执行以下sql：

select * from t where d = 5 for update;

问：这句sql是当前读，读的是d=5的这一行，我们都知道，当前读的时候会加锁。所以这句sql在读 d=5这一行时，会在该行上加写锁。现在问题来了，除了在d=5这一行上加上写锁之外，还会加其他锁吗？

猜想1：只加了一行写锁，锁住要修改的这一行。

时间	事务A	事务B	事务C
t0	begin;
t1	select * from t where d = 5 for update; (5, 5, 5)
t2		update t set d = 5 where id = 0;
t3	select * from t where d = 5 for update; (0, 0, 5) (5, 5, 5)
t4			insert into t values(1,1,5);
t5	select * from t where d = 5 for update; (0, 0, 5) (1, 1, 5) (5, 5, 5)
t6	commit;

如果猜想一正确，事务B和事务C不会被阻塞，事务A三次select结果显示在表中高亮部分。我们来分析以下这三条结果：

1. t1时刻，表中只有一行d=5，所以返回一行
2. t2时刻，事务B将id=0的一行的d值修改为5，所以查出来是两行。这里发生了不可重复读问题
3. t3时刻，事务C插入了一行，所以查出来d=5有三行。这里发生了幻读问题。即前后两次查询中，后一次查询看到了前一次查询没有看到的行。

注意：t2时刻不是幻读，因为幻读只是针对插入新行。
你也许会说，for update是当前读，事务B和事务C修改了表，就应该看到最新修改的结果啊。
我们再来看看如果按猜想1这样设计，会导致什么问题果：

语义问题

时间	事务A	事务B	事务C
t0	begin;
t1	select * from t where d = 5 for update;
t2		update t set d = 5 where id = 0; update t set c = 5 where id = 0;
t3	select * from t where d = 5 for update;
t4			insert into t values(1,1,5); update t set c = 5 where id = 1;
t5	select * from t where d = 5 for update;
t6	commit;

t1时刻，事务A执行的语义是“我要将d=5的行加上行锁”
t2时刻，id=0这一行的d值等于5，按照猜想一，这一行是没有加锁的，所以事务B可以执行下面修改语句。
t4时刻，同理，事务C也可以修改新插入的行
事务B和事务C在执行各自第二个update语句时就破坏了事务A宣布的语义。

数据一致性问题

时间	事务A	事务B	事务C
t0	begin;
t1	select * from t where d = 5 for update; update t set d = 100 where d=5;
t2		update t set d = 5 where id = 0; update t set c = 5 where id = 0;
t3	select * from t where d = 5 for update;
t4			insert into t values(1,1,5); update t set c = 5 where id = 1;
t5	select * from t where d = 5 for update;
t6	commit;

此时数据库表中的d=5的行记录应该是：

id	c	d
0	5	5
1	5	5

底层binlog在记录时，会按照事务的提交顺序记录操作。事务的提交顺序是：B -> C -> A 所以，在binlog里面，日志是这样记录的：

// 事务B
update t set d = 5 where id = 0; // (0,0,5)
update t set c = 5 where id = 0; // (0,5,5)
// 事务C
insert into t values(1,1,5);     // (1,1,5)
update t set c = 5 where id = 1; // (1,5,5)
// 事务A
select * from t where d = 5 for update; // ()
update t set d = 100 where d=5; // 所有d=5的行都把d值修改为100
select * from t where d = 5 for update;
select * from t where d = 5 for update;

如果拿这个binlog去备份备库，备库中就没有d=5的行了。而主库表中实际上是由两行d=5的记录的。这里发生了主库与备库数据不一致的问题。
综上所述吗，猜想1不正确。

猜想2：要修改的这一行加写锁，扫描过程中遇到其它行加读锁

时间	事务A	事务B	事务C
t0	begin;
t1	select * from t where d = 5 for update; update t set d = 100 where d = 5;
t2		update t set d = 5 where id = 0; blocked update t set c = 5 where id = 0;
t3	select * from t where d = 5 for update;
t4			insert into t values(1,1,5); update t set c = 5 where id = 1;
t5	select * from t where d = 5 for update;
t6	commit;

如果猜想2正确，t1时刻事务A执行后，会将扫描到的行都锁柱，所以t2时刻，事务B想要更新id=0的这一行记录，会被阻塞，只有A提交之后才会执行B。而t4时刻，事务C想表中插入行不会被阻塞，因为事务A在t1时刻只锁住了表中存在的行，而新插入的行在t1时刻还不存在，所以可以可以执行插入。同样地，在t5时刻，发生了幻读，即同一事务，前后两次查询，后一次查询看到了前一次查询没有看到的新行。
三个事务执行完，数据库表中的d=5的行应该是：

id	c	d
0	5	5
1	5	5

我们还是看看binlog日志里面是怎么记录的，由于B被阻塞，所以事务B只有等A提交之后才会执行，执行顺序应该是：C->A->B。

// 事务C
insert into t values(1,1,5);     // (1,1,5)
update t set c = 5 where id = 1; // (1,5,5)
// 事务A
select * from t where d = 5 for update; // ()
update t set d = 100 where d=5; // 所有d=5的行都把d值修改为100
select * from t where d = 5 for update;
select * from t where d = 5 for update;
// 事务B
update t set d = 5 where id = 0; // (0,0,5)
update t set c = 5 where id = 0; // (0,5,5)

用binlog生成备库时，由于事务B是在事务A之后的，所以id=0这一行数据不一致问题解决了，但是id=1这一行数据还是不一致。

也就是说，即使把表中所有行都加上了锁，还是无法阻止并发事务插入新的记录。

猜想3：要修改的这一行加写锁，扫描过程中遇到其它行加读锁，行与行之间的间隙加上间隙锁。

我们再来看猜想3，猜想3是加锁最多的：

1. d=5的行加了行锁
2. 表中所有存在的行加了行锁
3. 行与行的间隙加了间隙锁
   我们来看看什么是间隙锁，表t初始化插入了6条记录：
   
   6条记录就会产生7个间隙，如图所示
   
   所以，当执行select * from t where d = 5 for update; 语句时，不仅加了6个行锁，还加了7个间隙锁。这样就确保了事务A执行过程中无法插入新的记录。
   也就是说，在一行行扫描过程中，不仅给行加上了行锁，还给行两边的间隙加上了间隙锁。读锁和读锁之间不互斥，间隙锁也一样。

	读锁	写锁
读锁	不互斥	互斥
写锁	互斥	互斥

间隙锁与间隙锁之间是不互斥的，也就是说执行下面这个并发事务时：

时间	事务A	事务B
t0	begin; select * from t where id = 5 for update;
t1		begin; select * from t where id = 10 for update;

事务B是不会被阻塞的，间隙锁只对insert语句生效。

next-key锁

还用t表说明，d上没有索引：

这里图中的数字是id：

where条件是d=25，由于d上没有索引，所以要扫描所有的行，扫描到的行都加上读锁。行与行之间的间隙加了间隙锁。要修改的d=25这一行(25,25,25)加上写锁。

next-key锁就是间隙锁（开区间）加 行锁（单值），变成一个左开右闭区间
比如 (-inf, 0)的间隙锁，加上id = 0这一行的行锁 就等于 (-inf, 0] 的next-key锁

next-key锁带来的问题

间隙锁和next-key锁虽然可以解决幻读问题，但是会带来其他困扰。
比如，对于下面的sql语句：

begin;
select * from t where id=N for update;
/*如果行不存在*/
insert into t values(N,N,N);
/*如果行存在*/
update t set d=N set id=N;
commit;

如果在两个事务并发的执行，可能会造成死锁，我们用表格来说明一下：

时间	事务A	事务B
t0	begin; select * from t where id=9 for update;
t1		begin; select * from t where id=9 for update;
t2	insert into t values(9,9,9); blocked
t3		insert into t values(9,9,9); blocked dead lock

两个事务，A和B并发地执行上面的业务sql：

• t0时刻，事务A开启事务，执行select * from t where id=9 for update; 由于id上有索引，索引只会定位到id=9这一行，不会扫描其他行，但是id=9这一行不存在，所以加不上写锁。同时，会给（5，10）这个间隙加上间隙锁。
  

• t1时刻，事务B开启事务，执行select * from t where id=9 for update; 与A一样，只会给（5，10）加上间隙锁
  

• t2时刻，当事务A执行inser操作，往（5，10）间隙插入行是，由于事务B也有间隙锁，所以会被阻塞，等事务B commit 释放锁之后才能执行插入操作

• t3时刻，当事务B执行insert操作，往（5，10）间隙插入行是，由于事务A也有间隙锁，所以会被阻塞，等事务A commit 释放锁之后才能执行插入操作。事务A和事务B同时在等待对方的资源，才会释放自己占用的锁，造成死锁。

总结

在可重复读的隔离级别下，mysql的当前读加锁规则：
1、满足where条件的行加写锁
2、扫描过程中遇到的行加读锁
3、表中已存在的行会有间隙，扫描过程中遇到间隙会加间隙锁