意向锁的缘由

假设事务 A 锁住了表T里的一行记录，这时候，你执行了一个 DDL 语句，想给这张表加个字段，这时候需要锁表吧？但是由于表里有一行记录被锁住了，所以这时候锁表时会 block。

那 Mysql 在锁表时，怎么判断表里有没有记录被锁住呢？

最简单暴力的，遍历整张表，遍历每行记录，遇到一个锁，就说明表里加锁了。

这样做可以，但是很傻，性能很差，高性能的 Mysql，不允许这样的做法存在。

Mysql 会怎么做呢？

行锁是行级别的，粒度比较小，好，那我要你在拿行锁之前，必须先拿一个假的表锁，表示你想去锁住表里的某一行或者多行记录。

这样，Mysql 在判断表里有没有记录被锁定，就不需要遍历整张表了，它只需要看看，有没有人拿了这个假的表锁。

这个假的表锁，就是我们常说的，意向锁。

Intention locks are table-level locks that indicate which type of lock (shared or exclusive) a transaction requires later for a row in a table

很多人知道意向锁是什么，但是却不知道为什么需要一个粒度比较大的锁，不知道它为何而来，不知道 Mysql 为何要设计个意向锁出来。

事务的特性(ACID)

原子性： 事务是最小的执行单位，不允许分割。事务的原子性确保动作要么全部完成，要么完全不起作用；
一致性： 执行事务前后，数据保持一致，多个事务对同一个数据读取的结果是相同的；
隔离性： 并发访问数据库时，一个用户的事务不被其他事务所干扰，各并发事务之间数据库是独立的；
持久性： 一个事务被提交之后。它对数据库中数据的改变是持久的，即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。

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不可重复读和脏读的区别是：脏读是读到未提交的数据，而不可重复读读到的却是已经提交的数据，但是其违反了数据库事务一致性要求。

mysql某一行数据锁了 mysql中锁住表的一行记录_加锁_02


在InnoDB存储引擎中，通过使用Next-Key Lock算法来避免不可重复读问题。

事务中的加锁方式

Read Committed（读取提交内容）

在RC级别中，数据的读取都是不加锁的，但是数据的写入、修改和删除是需要加锁的。

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为了防止并发过程中的修改冲突，事务A中MySQL给teacher_id=1的数据行加锁，并一直不commit（释放锁），那么事务B也就一直拿不到该行锁，wait直到超时。

这时我们要注意到，teacher_id是有索引的，如果是没有索引的class_name呢？update class_teacher set teacher_id=3 where class_name = ‘初三一班’; 那么MySQL会给整张表的所有数据行的加行锁。这里听起来有点不可思议，但是当sql运行的过程中，MySQL并不知道哪些数据行是 class_name = ‘初三一班’的（没有索引嘛），如果一个条件无法通过索引快速过滤，存储引擎层面就会将所有记录加锁后返回，再由MySQL Server层进行过滤。
但在实际使用过程当中，MySQL做了一些改进，在MySQL Server过滤条件，发现不满足后，会调用unlock_row方法，把不满足条件的记录释放锁 (违背了二段锁协议的约束)。这样做，保证了最后只会持有满足条件记录上的锁，但是每条记录的加锁操作还是不能省略的。可见即使是MySQL，为了效率也是会违反规范的。（参见《高性能MySQL》中文第三版p181）

这种情况同样适用于MySQL的默认隔离级别RR。所以对一个数据量很大的表做批量修改的时候，如果无法使用相应的索引，MySQL Server过滤数据的的时候特别慢，就会出现虽然没有修改某些行的数据，但是它们还是被锁住了的现象。

概括：在RC级别中，数据的读取都是不加锁的，但是数据的写入、修改和删除是需要加锁的。为了防止并发修改冲突，事务会对当前修改的行加锁，在本事务为commit之前，其他事务拿不到该行锁，wait直到超时。注意这里where后的条件teacher_id=1是有索引的，若没有索引，则MySQL不知道给哪行加锁，所以之前给整张表的全部行加锁了。（此处有一个违背二段锁的小改进，就是把不满足条件的记录释放锁）
参考文献：
美团: Innodb中的事务隔离级别和锁的关系

不可重复读和幻读的区别

很多人容易搞混不可重复读和幻读，确实这两者有些相似。但不可重复读重点在于update和delete，而幻读的重点在于insert。

如果使用锁机制来实现这两种隔离级别，在可重复读中，该sql第一次读取到数据后，就将这些数据加锁，其它事务无法修改这些数据，就可以实现可重复读了。但这种方法却无法锁住insert的数据，所以当事务A先前读取了数据，或者修改了全部数据，事务B还是可以insert数据提交，这时事务A就会发现莫名其妙多了一条之前没有的数据，这就是幻读，不能通过行锁来避免。需要Serializable隔离级别 ，读用读锁，写用写锁，读锁和写锁互斥，这么做可以有效的避免幻读、不可重复读、脏读等问题，但会极大的降低数据库的并发能力。

所以说不可重复读和幻读最大的区别，就在于如何通过锁机制来解决他们产生的问题。

上文说的，是使用悲观锁机制来处理这两种问题，但是MySQL、ORACLE、PostgreSQL等成熟的数据库，出于性能考虑，都是使用了以乐观锁为理论基础的MVCC（多版本并发控制）来避免这两种问题。

悲观锁和乐观锁

悲观锁
正如其名，它指的是对数据被外界（包括本系统当前的其他事务，以及来自外部系统的事务处理）修改持保守态度，因此，在整个数据处理过程中，将数据处于锁定状态。悲观锁的实现，往往依靠数据库提供的锁机制（也只有数据库层提供的锁机制才能真正保证数据访问的排他性，否则，即使在本系统中实现了加锁机制，也无法保证外部系统不会修改数据）。

在悲观锁的情况下，为了保证事务的隔离性，就需要一致性锁定读。读取数据时给加锁，其它事务无法修改这些数据。修改删除数据时也要加锁，其它事务无法读取这些数据。

乐观锁
相对悲观锁而言，乐观锁机制采取了更加宽松的加锁机制。悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现，以保证操作最大程度的独占性。但随之而来的就是数据库性能的大量开销，特别是对长事务而言，这样的开销往往无法承受。

而乐观锁机制在一定程度上解决了这个问题。乐观锁，大多是基于数据版本（ Version ）记录机制实现。何谓数据版本？即为数据增加一个版本标识，在基于数据库表的版本解决方案中，一般是通过为数据库表增加一个 “version” 字段来实现。读取出数据时，将此版本号一同读出，之后更新时，对此版本号加一。此时，将提交数据的版本数据与数据库表对应记录的当前版本信息进行比对，如果提交的数据版本号大于数据库表当前版本号，则予以更新，否则认为是过期数据。

要说明的是，MVCC的实现没有固定的规范，每个数据库都会有不同的实现方式，这里讨论的是InnoDB的MVCC。

MVCC在MySQL的InnoDB中的实现

应对高并发事务, MVCC比单纯的加锁更高效;MVCC只在 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 两个隔离级别下工作;

在InnoDB中，会在每行数据后添加两个额外的隐藏的值来实现MVCC，这两个值一个记录这行数据何时被创建，另外一个记录这行数据何时过期（或者被删除）。 在实际操作中，存储的并不是时间，而是事务的版本号，每开启一个新事务，事务的版本号就会递增。 在可重读Repeatable reads事务隔离级别下：

SELECT时，读取创建版本号<=当前事务版本号，删除版本号为空或>当前事务版本号。
INSERT时，保存当前事务版本号为行的创建版本号
DELETE时，保存当前事务版本号为行的删除版本号
UPDATE时，插入一条新纪录，保存当前事务版本号为行创建版本号，同时保存当前事务版本号到原来删除的行

通过MVCC，虽然每行记录都需要额外的存储空间，更多的行检查工作以及一些额外的维护工作，但可以减少锁的使用，大多数读操作都不用加锁，读数据操作很简单，性能很好，并且也能保证只会读取到符合标准的行，也只锁住必要行。

我们不管从数据库方面的教课书中学到，还是从网络上看到，大都是上文中事务的四种隔离级别这一模块列出的意思，RR级别是可重复读的，但无法解决幻读，而只有在Serializable级别才能解决幻读。于是我就加了一个事务C来展示效果。在事务C中添加了一条teacher_id=1的数据commit，RR级别中应该会有幻读现象，事务A在查询teacher_id=1的数据时会读到事务C新加的数据。但是测试后发现，在MySQL中是不存在这种情况的，在事务C提交后，事务A还是不会读到这条数据。可见在MySQL的RR级别中，是解决了幻读的读问题的。参见下图

mysql某一行数据锁了 mysql中锁住表的一行记录_加锁_04


读问题解决了，根据MVCC的定义，并发提交数据时会出现冲突，那么冲突时如何解决呢？我们再来看看InnoDB中RR级别对于写数据的处理。

为了解决当前读（写操作）中的幻读问题，MySQL事务使用了Next-Key锁。

Next-Key锁

Next-Key锁是行锁和GAP（间隙锁）的合并，行锁上文已经介绍了，接下来说下GAP间隙锁。

行锁可以防止不同事务版本的数据修改提交时造成数据冲突的情况。但如何避免别的事务插入数据就成了问题。我们可以看看RR级别和RC级别的对比

mysql某一行数据锁了 mysql中锁住表的一行记录_数据_05


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通过对比我们可以发现，在RC级别中，事务A修改了所有teacher_id=30的数据，但是当事务Binsert进新数据后，事务A发现莫名其妙多了一行teacher_id=30的数据，而且没有被之前的update语句所修改，这就是“当前读”的幻读。

RR级别中，事务A在update后加锁，事务B无法插入新数据，这样事务A在update前后读的数据保持一致，避免了幻读。这个锁，就是Gap锁。

概括：
不可重复读重点在于update和delete，而幻读的重点在于insert
在可重复读中，该sql第一次读取到数据后，就将这些数据加锁，其它事务无法修改这些数据，就可以实现可重复读了。
幻读，不能通过行锁来避免。
为了解决当前读（写操作）中的幻读问题，MySQL事务使用了Next-Key锁。

MySQL-InnoDB-MVCC多版本并发控制

《MySQL技术内幕》6.3.2一致性非锁定读
在事务隔离级别RC和RR下，InnoDB存储引擎使用非锁定的一致性读。然而，对于快照数据的定义却是不相同。在READ COMMITTED事务隔离级别下，对于快照数据，总是读取被锁定行的最新一份快照数据。而在REPAATABLE READ事务隔离级别下，对于快照数据，总是读取事务开始时的行数据版本。
（ps。。。为什么和下面所说的不太一样，但貌似效果相同）

快照

对于read view快照的生成时机, 也非常关键, 正是因为生成时机的不同, 造成了RC,RR两种隔离级别的不同可见性;
在innodb中(默认repeatable read级别), 事务在begin/start transaction之后的第一条select读操作后, 会创建一个快照(read view), 将当前系统中活跃的其他事务记录记录起来;
在innodb中(默认repeatable committed级别), 事务中每条select语句都会创建一个快照(read view);

With REPEATABLE READ isolation level, the snapshot is based on the time when the first read operation is performed.
使用REPEATABLE READ隔离级别，快照是基于执行第一个读操作的时间。
With READ COMMITTED isolation level, the snapshot is reset to the time of each consistent read operation.
使用READ COMMITTED隔离级别，快照被重置为每个一致的读取操作的时间。

undo-log

《MySQL技术内幕》7.2 事务的实现
重做由两部分组成，即redo log和undo log。redo log用来保证事务的持久性，undo log用来帮助事务回滚及MVCC的功能。
undo log 当InnoDB存储引擎回滚时，它实际上做的是与先前相反的工作。对于每个INSERT，InnoDB存储引擎会完成一个DELETE；DELETE–>INSERT；UPDATE–>相反的UPADTE；
除了回滚操作，undo的另一个作用是MVCC。

  • Undo log是InnoDB MVCC事务特性的重要组成部分。当我们对记录做了变更操作时就会产生undo记录，Undo记录默认被记录到系统表空间(ibdata)中，但从5.6开始，也可以使用独立的Undo 表空间。
  • Undo记录中存储的是老版本数据，当一个旧的事务需要读取数据时，为了能读取到老版本的数据，需要顺着undo链找到满足其可见性的记录。当版本链很长时，通常可以认为这是个比较耗时的操作（例如bug#69812）。
当前读和快照读

快照读(snapshot read)
简单的select操作(当然不包括 select ... lock in share mode, select ... for update)

当前读(current read)

select ... lock in share mode
select ... for update
insert
update
delete

在RR级别下，快照读是通过MVVC(多版本控制)和undo log来实现的，当前读是通过加record lock(记录锁)和gap lock(间隙锁)来实现的。

小结
  1. 一般我们认为MVCC有下面几个特点：
  • 每行数据都存在一个版本，每次数据更新时都更新该版本
  • 修改时Copy出当前版本, 然后随意修改，各个事务之间无干扰
  • 保存时比较版本号，如果成功(commit)，则覆盖原记录, 失败则放弃copy(rollback)
  • 就是每行都有版本号，保存时根据版本号决定是否成功，听起来含有乐观锁的味道, 因为这看起来正是，在提交的时候才能知道到底能否提交成功
  1. 而InnoDB实现MVCC的方式是:
  • 事务以排他锁的形式修改原始数据
  • 把修改前的数据存放于undo log，通过回滚指针与主数据关联
  • 修改成功（commit）啥都不做，失败则恢复undo log中的数据（rollback）
  1. 二者最本质的区别是: 当修改数据时是否要排他锁定，如果锁定了还算不算是MVCC？
    Innodb的实现真算不上MVCC, 因为并没有实现核心的多版本共存, undo log 中的内容只是串行化的结果, 记录了多个事务的过程, 不属于多版本共存。但理想的MVCC是难以实现的, 当事务仅修改一行记录使用理想的MVCC模式是没有问题的, 可以通过比较版本号进行回滚, 但当事务影响到多行数据时, 理想的MVCC就无能为力了。
    比如, 如果事务A执行理想的MVCC, 修改Row1成功, 而修改Row2失败, 此时需要回滚Row1, 但因为Row1没有被锁定, 其数据可能又被事务B所修改, 如果此时回滚Row1的内容，则会破坏事务B的修改结果，导致事务B违反ACID。 这也正是所谓的 第一类更新丢失 的情况。
    也正是因为InnoDB使用的MVCC中结合了排他锁, 不是纯的MVCC, 所以第一类更新丢失是不会出现了, 一般说更新丢失都是指第二类丢失更新。