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MySQL事务隔离级别+共享锁，排他锁，乐观锁，悲观锁

news 2025/7/10 19:15:18

在操作数据库的时候，可能会由于并发问题而引起的数据的不一致性（数据冲突）。

MySQL事务隔离级别

一个事务的执行，本质上就是一条工作线程在执行，当出现多个事务同时执行时，这种情况则被称之为并发事务，所谓的并发事务也就是指多条线程并发执行。
多线程并发执行自然就会出问题，也就是脏写、脏读、不可重复读及幻读问题。而对于这些问题又可以通过调整事务的隔离级别来避免，那为什么调整事务的隔离级别后能避免这些问题产生呢？这是因为不同的隔离级别中，工作线程执行SQL语句时，用的锁粒度、类型不同。
在这里插入图片描述
并发事务会带来哪些问题？

1、脏读：事务A读取了事务B更新的数据，然后B回滚操作，那么A读取到的数据是脏数据
2、不可重复读：事务 A 多次读取同一数据，事务 B 在事务A多次读取的过程中，对数据作了更新并提交，导致事务A多次读取同一数据时，结果不一致。
3、幻读：系统管理员A将数据库中所有学生的成绩从具体分数改为ABCDE等级，但是系统管理员B就在这个时候插入了一条具体分数的记录，当系统管理员A改结束后发现还有一条记录没有改过来，就好像发生了幻觉一样，这就叫幻读。

总结：不可重复读的和幻读很容易混淆，不可重复读侧重于修改，幻读侧重于新增或删除。解决不可重复读的问题只需锁住满足条件的行，解决幻读需要锁表
在博客中间部分mysql事务隔离级别例子讲得很详细

用例子说明各个隔离级别的情况

1、读未提交：

（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为read uncommitted（未提交读），查询表account的初始值
（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account400-50=350
（3）这时，虽然客户端B的事务还没提交，但是客户端A就可以查询到B已经更新的数据
（4）一旦客户端B的事务因为某种原因回滚，所有的操作都将会被撤销，那客户端A查询到的数据其实就是脏数据

2、读已提交

（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为read committed（不可重复读），查询表account的所有记录
（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account
（3）这时，客户端B的事务还没提交，客户端A不能查询到B已经更新的数据，解决了脏读问题
（4）客户端B的事务提交commit
（5）客户端A执行与上一步相同的查询，结果与上一步不一致，即产生了不可重复读的问题

3、可重复读

（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为repeatable read，查询表account的所有记录400
（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account400-50=350并提交
（3）在客户端A查询表account的所有记录，与步骤（1）查询结果400一致，没有出现不可重复读的问题
（4）在客户端A，接着执行update balance = balance - 50 where id = 1，balance没有变成400-50=350，这里的balance值用的是步骤2中的350来算的，所以是300，数据的一致性倒是没有被破坏。可重复读的隔离级别下使用了MVCC机制，select操作不会更新版本号，是快照读（历史版本）；insert、update和delete会更新版本号，是当前读（当前版本）。
（5）重新打开客户端B，插入一条新数据后提交
（6）在客户端A查询表account的所有记录，没有查出新增数据，所以没有出现幻读（？？不是会幻读吗？？）

4.串行化（serializable）

（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为serializable，查询表account的初始值：
（2）打开一个客户端B，并设置当前事务模式为serializable，插入一条记录报错，表被锁了插入失败，mysql中事务隔离级别为serializable时会锁表，因此不会出现幻读的情况，这种隔离级别并发性极低，开发中很少会用到。

补充：

1、事务隔离级别为读提交时，写数据只会锁住相应的行
2、事务隔离级别为可重复读时，如果检索条件有索引（包括主键索引）的时候，默认加锁方式是next-key 锁；如果检索条件没有索引，更新数据时会锁住整张表。一个间隙被事务加了锁，其他事务是不能在这个间隙插入记录的，这样可以防止幻读。
3、事务隔离级别为串行化时，读写数据都会锁住整张表
4、隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但是对并发性能的影响也越大。

MySQL的锁体系：

这篇讲得超详细——MySQL锁、加锁机制（超详细）
以锁粒度的维度划分
全局锁：锁定数据库中的所有表。加上全局锁之后，整个数据库只能允许读，不允许做任何写操作
表级锁：每次操作锁住整张表。主要分为三类
表锁（分为表共享读锁 read lock、表独占写锁 write lock）
元数据锁（meta data lock，MDL）：基于表的元数据加锁，加锁后整张表不允许其他事务操作。这里的元数据可以简单理解为一张表的表结构
意向锁（分为意向共享锁、意向排他锁）：这个是InnoDB中为了支持多粒度的锁，为了兼容行锁、表锁而设计的，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
行级锁：每次操作锁住对应的行数据。主要分为三类
记录锁 / Record 锁：也就是行锁，一条记录和一行数据是同一个意思。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 锁：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 锁：间隙锁的升级版，同时具备记录锁+间隙锁的功能，在RR隔离级别下支持
以互斥性的角度划分
共享锁 / S锁：不同事务之间不会相互排斥、可以同时获取的锁
排他锁 / X锁：不同事务之间会相互排斥、同时只能允许一个事务获取的锁
共享排他锁 / SX锁：MySQL5.7版本中新引入的锁，主要是解决SMO带来的问题
以操作类型的维度划分
读锁：查询数据时使用的锁
写锁：执行插入、删除、修改、DDL语句时使用的锁
以加锁方式的维度划分
显示锁：编写SQL语句时，手动指定加锁的粒度
隐式锁：执行SQL语句时，根据隔离级别自动为SQL操作加锁
以思想的维度划分
乐观锁：每次执行前认为自己会成功，因此先尝试执行，失败时再获取锁
悲观锁：每次执行前都认为自己无法成功，因此会先获取锁，然后再执行

放眼望下来，是不是看着还蛮多的，但总归说来说去其实就共享锁、排他锁两种，只是加的方式不同、加的地方不同，因此就演化出了这么多锁的称呼。

1.共享锁【S锁】

数据库自带的锁。
又称读锁，若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其他事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这保证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。

上共享锁的写法：lock in share mode例如： select math from zje where math>60 lock in share mode；

2.排他锁【X锁】

数据库自带的锁。
又称写锁。若事务T对数据对象A加上X锁，事务T可以读A也可以修改A，其他事务不能再对A加任何锁，直到T释放A上的锁。
确保不会同时同一资源进行多重更新。
如果事务T对数据A加上排他锁后，则其他事务不能再对A加任任何类型的封锁。获准排他锁的事务既能读数据，又能修改数据。

上排它锁的写法：for update例如：select math from zje where math >60 for update；

对比

共享锁就是允许多个线程同时获取一个锁，一个锁可以同时被多个线程拥有。
排它锁，也称作独占锁，一个锁在某一时刻只能被一个线程占有，其它线程必须等待锁被释放之后才可能获取到锁。

排它锁和共享锁实例

ReentrantLock就是一种排它锁。CountDownLatch是一种共享锁。这两类都是单纯的一类，即，要么是排它锁，要么是共享锁。 ReentrantReadWriteLock是同时包含排它锁和共享锁特性的一种锁，这里主要以ReentrantReadWriteLock为例来进行分析学习。我们使用ReentrantReadWriteLock的写锁时，使用的便是排它锁的特性；使用ReentrantReadWriteLock的读锁时，使用的便是共享锁的特性。

3.乐观锁

乐观锁不是数据库自带的，需要我们自己去实现。乐观锁是指操作数据库时(更新操作)，想法很乐观，认为这次的操作不会导致冲突，在操作数据时，并不进行任何其他的特殊处理（也就是不加锁），而在进行更新后，再去判断是否有冲突。

使用乐观锁需修改数据库的事务隔离级别：
使用乐观锁的时候，如果一个事务修改了库存并提交了事务，那其他的事务应该可以读取到修改后的数据值，所以不能使用可重复读的隔离级别，应该修改为读取已提交（Read committed）。

（1）版本号法实现乐观锁

在商品表中增加一个版本号字段，每次更新库存时，都会携带这个版本号。如果版本号没有发生变化，说明在此期间没有其他线程修改过数据，更新操作可以进行；如果版本号发生了变化，则说明有其他线程已经修改过数据，此时需要重新获取最新的数据并尝试再次更新。

"UPDATE goods SET stock = stock - 1, version = version + 1 WHERE id = #{id} AND stock > 0 AND version = #{version}
//当商品的库存大于0且版本号与传入的版本号相同时，将库存减1，并将版本号加1。

（2）CAS法实现乐观锁

CAS用库存量代替版本号，在执行操作时判断 where 用的库存量和在最初查询的时候，是否相等。
加乐观锁：先比较再更新，更新的时候判断**此时的库存是否是之前查询出的库存，**如果相同，表示没人修改，可以更新库存，否则表示别人抢过资源，不再执行库存更新。

CAS

CAS 的全称是 Compare And Swap（比较与交换），用于实现乐观锁，被广泛应用于各大框架中。CAS 的思想很简单，就是用一个预期值和要更新的变量值进行比较，两值相等才会进行更新。

CAS 是一个原子操作，底层依赖于一条 CPU 的原子指令。
原子操作即最小不可拆分的操作，也就是说操作一旦开始，就不能被打断，直到操作完成。

CAS的自旋：
自旋：就是不停的判断比较，看能否将值交换
在CAS操作中，自旋的概念指的是当线程发现无法立即完成操作时，不会让出CPU时间片，而是继续循环尝试，直到成功为止。这种机制可以避免线程频繁地挂起和恢复，减少了线程切换的开销，提高了效率。自旋锁通常适用于锁被占用的时间较短的场景，因为长时间的自旋会导致CPU资源的浪费。

总的来说，CAS的自旋是通过不断循环尝试来实现的一种锁优化机制，它在多线程编程中用于保证操作的原子性和提高性能。

CAS/乐观锁存在的问题(ABA)：
CAS 三大问题：
（1）ABA问题。CAS需要在操作值的时候检查内存值是否发生变化，没有发生变化才会更新内存值。但是如果内存值原来是A，后来变成了B，然后又变成了A，那么CAS进行检查时会发现值没有发生变化，但是实际上是有变化的。ABA问题的解决思路就是在变量前面添加版本号，每次变量更新的时候都把版本号加一，这样变化过程就从A－B－A变成了1A－2B－3A。JDK从1.5开始提供了AtomicStampedReference类来解决ABA问题，原子更新带有版本号的引用类型。
（2）循环时间长开销大。CAS操作如果长时间不成功，会导致其一直自旋，给CPU带来非常大的开销。
只能保证一个共享变量的原子操作。对一个共享变量执行操作时，CAS能够保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，CAS是无法保证操作的原子性的。

乐观锁在高并发场景下的问题：
乐观锁在高并发场景下的问题，是严重的空自旋
自旋：就是不停的判断比较，看能否将值交换

4.悲观锁

悲观锁就是在操作数据时，认为此操作会出现数据冲突，所以在进行每次操作时都要通过获取锁才能进行对相同数据的操作，这点跟java中的synchronized很相似，所以悲观锁需要耗费较多的时间。另外与乐观锁相对应的，悲观锁是由数据库自己实现了的，要用的时候，我们直接调用数据库的相关语句就可以了。

适用场景：

悲观锁适合写操作多的场景。
乐观锁适合读操作多的场景，不加锁可以提升读操作的性能。

当查询某条记录时，即让数据库为该记录加锁，锁住记录后别人无法操作，使用类似如下语法：
select for update，提前加上写锁

beginTranse(开启事务)
try{query('select amount from s_store where goodID = 12345   for update');//加上写锁if(库存 > 0){//quantity为请求减掉的库存数量query('update s_store set amount = amount - quantity where goodID = 12345');}
}catch( Exception e ){rollBack(回滚)
}
commit(提交事务)

5.行锁

行锁，由字面意思理解，就是给某一行加上锁，也就是一条记录加上锁。

6.表锁

对表操作的，所以自然锁住全表的表锁就不会出现死锁。但是表锁效率低。