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MySQL系列之-“事務(wù)”與“鎖”

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MySQL系列之-“事務(wù)”與“鎖”
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事務(wù)的四大特性

No.1 原子性（Atomicity）

原子性是指事務(wù)包含的所有操作要么全部成功，要么全部失敗回滾，因此事務(wù)的操作如果成功就必須要完全應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫，如果操作失敗則不能對數(shù)據(jù)庫有任何影響。

No.2 一致性（Consistency）

一致性是指事務(wù)必須使數(shù)據(jù)庫從一個一致性狀態(tài)變換到另一個一致性狀態(tài)，也就是說一個事務(wù)執(zhí)行之前和執(zhí)行之后都必須處于一致性狀態(tài)。
在事務(wù)開始和完成時，數(shù)據(jù)都必須保持一致狀態(tài)。

No.3 隔離性（Isolation）

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供一定的隔離機(jī)制，保證事務(wù)在不受外部并發(fā)操作影響的 "獨(dú)立"環(huán)境下運(yùn)行。

No.4 持久性（Durability）

持久性是指一個事務(wù)一旦被提交了，那么對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的改變就是永久性的，即便是在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)遇到故障的情況下也不會丟失提交事務(wù)的操作。
事務(wù)完成之后，對于數(shù)據(jù)的修改是永久的。

并發(fā)引發(fā)的數(shù)據(jù)庫問題


No.1 數(shù)據(jù)丟失更新(update lost)

當(dāng)兩個或多個事務(wù)選擇同一行，最初的事務(wù)修改的值，會被后面的事務(wù)修改的值覆蓋。

No.2 臟讀(dirty reads)

當(dāng)一個事務(wù)正在訪問數(shù)據(jù)，并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改，而這種修改還沒有提交到數(shù)據(jù)庫中，這時，另外一個事務(wù)也訪問這個數(shù)據(jù)，然后使用了這個數(shù)據(jù)。

No.3 不可重復(fù)讀(NonRepeatableReads)

一個事務(wù)在讀取某些數(shù)據(jù)后的某個時間，再次讀取以前讀過的數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)和以前讀出的數(shù)據(jù)不一致。

No.4 幻讀(Phantom Reads)

一個事務(wù)按照相同的查詢條件重新讀取以前查詢過的數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)其他事務(wù)插入了滿足其查詢條件的新數(shù)據(jù)。

通過事務(wù)隔離級別解決事務(wù)并發(fā)


No.1 未提交讀READ-UNCOMMITTED

造成臟讀現(xiàn)象,存在臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀的問題,通過鎖解決數(shù)據(jù)丟失更新的問題。

  • Session 1:

  • Session2:

No.2 讀已提交READ-COMMITTED

已提交讀隔離級別解決了臟讀的問題，但是出現(xiàn)了不可重復(fù)讀的問題，即事務(wù)B在兩次查詢的數(shù)據(jù)不一致，解決臟讀的問題，存在不可重復(fù)讀、幻讀的問題。
T2時刻無法讀到T1時刻未交提的數(shù)據(jù)，T4時刻能讀到T3時刻的數(shù)據(jù)。

No.3 可重復(fù)讀(REPEATABLE READ)

mysql 默認(rèn)級別，解決臟讀、不可重復(fù)讀的問題，存在幻讀的問題。使用 MMVC機(jī)制實(shí)現(xiàn)可重復(fù)讀。

No.4 串行化(SERIALIZABLE)

mysql中事務(wù)隔離級別為serializable時會鎖表，因此不會出現(xiàn)幻讀的情況，這種隔離級別并發(fā)性極低，開發(fā)中很少會用到解決臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀，可保證事務(wù)安全，但完全串行執(zhí)行，性能最低。

通過鎖解決并發(fā)事務(wù)數(shù)據(jù)一致性問題


No1. 事務(wù)鎖策略

1）樂觀鎖

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)里，樂觀并發(fā)控制（又名“樂觀鎖”，Optimistic Concurrency Control，縮寫“OCC”）是一種并發(fā)控制的方法。它假設(shè)多用戶并發(fā)的事務(wù)在處理時不會彼此互相影響，各事務(wù)能夠在不產(chǎn)生鎖的情況下處理各自影響的那部分?jǐn)?shù)據(jù)。在提交數(shù)據(jù)更新之前，每個事務(wù)會先檢查在該事務(wù)讀取數(shù)據(jù)后，有沒有其他事務(wù)又修改了該數(shù)據(jù)。如果其他事務(wù)有更新的話，正在提交的事務(wù)會進(jìn)行回滾。
樂觀并發(fā)控制相信事務(wù)之間的數(shù)據(jù)競爭(data race)的概率是比較小的，因此盡可能直接做下去，直到提交的時候才去鎖定，所以不會產(chǎn)生任何鎖和死鎖。但如果直接簡單這么做，還是有可能會遇到不可預(yù)期的結(jié)果，例如兩個事務(wù)都讀取了數(shù)據(jù)庫的某一行，經(jīng)過修改以后寫回數(shù)據(jù)庫，這時就遇到了問題。
使用數(shù)據(jù)版本（Version）記錄機(jī)制實(shí)現(xiàn)，這是樂觀鎖最常用的一種實(shí)現(xiàn)方式。何謂數(shù)據(jù)版本？即為數(shù)據(jù)增加一個版本標(biāo)識，一般是通過為數(shù)據(jù)庫表增加一個數(shù)字類型的 “version” 字段來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時，將version字段的值一同讀出，數(shù)據(jù)每更新一次，對此version值加一。

2）悲觀鎖

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)里，悲觀并發(fā)控制（又名“悲觀鎖”，Pessimistic Concurrency Control，縮寫“PCC”）是一種并發(fā)控制的方法。它可以阻止一個事務(wù)以影響其他用戶的方式來修改數(shù)據(jù)。如果一個事務(wù)執(zhí)行的操作都某行數(shù)據(jù)應(yīng)用了鎖，那只有當(dāng)這個事務(wù)把鎖釋放，其他事務(wù)才能夠執(zhí)行與該鎖沖突的操作。
悲觀并發(fā)控制主要用于數(shù)據(jù)爭用激烈的環(huán)境，以及發(fā)生并發(fā)沖突時使用鎖保護(hù)數(shù)據(jù)的成本要低于回滾事務(wù)的成本的環(huán)境中。
悲觀并發(fā)控制實(shí)際上是“先取鎖再訪問”的保守策略，為數(shù)據(jù)處理的安全提供了保證。但是在效率方面，處理加鎖的機(jī)制會讓數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生額外的開銷，還有增加產(chǎn)生死鎖的機(jī)會；另外，在只讀型事務(wù)處理中由于不會產(chǎn)生沖突，也沒必要使用鎖，這樣做只能增加系統(tǒng)負(fù)載；還有會降低了并行性，一個事務(wù)如果鎖定了某行數(shù)據(jù)，其他事務(wù)就必須等待該事務(wù)處理完才可以處理那行數(shù)。

No2. 鎖

1）Myisam引擎鎖總結(jié)

  • 對MyISAM 表的讀操作，不會阻塞其他用戶對同一表的讀請求，但會阻塞對同一表的寫請求；

  • 對MyISAM 表的寫操作，則會阻塞其他用戶對同一表的讀和寫操作；

簡而言之，就是讀鎖會阻塞寫，但是不會阻塞讀。而寫鎖，則既會阻塞讀，又會阻塞寫。
此外，MyISAM 的讀寫鎖調(diào)度是寫優(yōu)先，這也是MyISAM不適合做寫為主的表的存儲引擎的原因。因?yàn)閷戞i后，其他線程不能做任何操作，大量的更新會使查詢很難得到鎖，從而造成永遠(yuǎn)阻塞。在mysql中，Myisam引擎開始只支持表鎖。

  • 查詢表爭用情況

2）Innodb引擎鎖總結(jié)

  • Innodb鎖的二種鎖定方式：

  1. 共享鎖（S）：SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE

  2. 排他鎖（X) ：SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

  • Innodb行鎖的演示

  • 無索引表行鎖升級為表鎖

  • 可重復(fù)讀的間隙鎖以及next-key鎖

當(dāng)我們用范圍條件，而不是使用相等條件檢索數(shù)據(jù)，并請求共享或排他鎖時，InnoDB會給符合條件的已有數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖；對于鍵值在條件范圍內(nèi)但并不存在的記錄，叫做 "間隙（GAP）" ，InnoDB也會對這個 "間隙" 加鎖，這種鎖機(jī)制就是所謂的間隙鎖（Next-Key鎖）
mysql> show status like innodb_row_lock%;
+-------------------------------+-------+
| Variable_name | Value |
+-------------------------------+-------+
| Innodb_row_lock_current_waits | 0 |
| Innodb_row_lock_time | 24021 |
| Innodb_row_lock_time_avg | 6005 |
| Innodb_row_lock_time_max | 6007  |
| Innodb_row_lock_waits | 4 |
+-------------------------------+-------+
Innodb_row_lock_current_waits: 當(dāng)前正在等待鎖定的數(shù)量
Innodb_row_lock_time: 從系統(tǒng)啟動到現(xiàn)在鎖定總時間長度
Innodb_row_lock_time_avg:每次等待所花平均時長
Innodb_row_lock_time_max:從系統(tǒng)啟動到現(xiàn)在等待最長的一次所花的時間
Innodb_row_lock_waits: 系統(tǒng)啟動后到現(xiàn)在總共等待的次數(shù)
當(dāng)?shù)却拇螖?shù)很高，而且每次等待的時長也不小的時候，我們就需要分析系統(tǒng)中為什么會有如此多的等待，然后根據(jù)分析結(jié)果著手制定優(yōu)化計劃。

3）鎖的優(yōu)化建議

  • 盡可能讓所有數(shù)據(jù)檢索都能通過索引來完成，避免無索引行鎖升級為表鎖。

  • 合理設(shè)計索引，盡量縮小鎖的范圍

  • 盡可能減少索引條件，及索引范圍，避免間隙鎖

  • 盡量控制事務(wù)大小，減少鎖定資源量和時間長度

  • 盡可使用低級別事務(wù)隔離（但是需要業(yè)務(wù)層面滿足需求）



END


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