意向鎖（Intention Lock）

簡介

MySQL 中的意向鎖（Intention Lock）是一種表級鎖，用于幫助協調不同粒度的鎖（行級鎖和表級鎖）之間的沖突，優化并發事務的鎖管理。意向鎖并不會實際阻止行的讀寫操作，而是用來表明事務接下來要在某些行上加鎖，從而提高鎖沖突檢測的效率。

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類型

MySQL 中主要有兩種類型的意向鎖：

1. 意向共享鎖（Intention Shared Lock, IS）：事務計劃在某些行上加共享鎖。
2. 意向排他鎖（Intention Exclusive Lock, IX）：事務計劃在某些行上加排他鎖。

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原理

當一個事務請求獲取一個行級鎖或表級鎖時，MySQL會自動獲取相應的表的意向鎖。 這樣，其他事務請求獲取表鎖時，就可以先基于這個意向鎖來發現是否有人加過鎖，并根據該鎖的類型（意向共享鎖/意向排他鎖）來判斷自己是否可以獲取鎖。通過這種方式，當一個事務請求表級鎖時，InnoDB 可以快速確定是否有任何行級鎖沖突，而無需檢查表中每一行的鎖狀態。

注意：

• 意向鎖并不是直接鎖定資源，而是為了通知其他事務，以防止它們在資源上設置不兼容的鎖。
• 意向鎖并不是直接由用戶請求的，而是由 MySQL 管理的。

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意向鎖加鎖流程

1. 事務請求意向鎖：事務發出加意向鎖的請求（IS或IX）。
2. 檢查兼容性：MySQL 檢查意向鎖是否與當前表上的其他意向鎖或表級鎖兼容。如果兼容，則加鎖成功。
3. 后續加鎖操作：事務在行級別上加共享鎖或排他鎖時，只需檢查意向鎖而無需檢查整個表。
4. 釋放鎖：事務提交或回滾后，釋放意向鎖。

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鎖兼容矩陣

	IS	IX	S	X
IS	Yes	Yes	Yes	No
IX	Yes	Yes	No	No
S	Yes	No	Yes	No
X	No	No	No	No

• IS 和 IS 是兼容的，可以同時存在。
• IS 和 IX 是兼容的，可以同時存在。
• IX 和 IX 是兼容的，可以同時存在。
• S 和 IS 是兼容的，可以同時存在。
• S 和 IX 以及 X 鎖都是不兼容的。

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使用場景

意向鎖在以下場景中非常有用：

• 高并發讀寫場景：在高并發讀寫操作中，意向鎖減少了鎖沖突檢測的開銷，提高了系統的并發性能。
• 行級鎖與表級鎖混合使用：當事務需要在行級別加鎖但可能會有其他事務請求表級鎖時，意向鎖有助于快速檢測沖突。

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示例

假設有一個表 orders，包含以下數據：

CREATE TABLE orders (id INT PRIMARY KEY,product_name VARCHAR(50),quantity INT
);

1. 事務1：

   START TRANSACTION;
   -- 請求在 orders 表上加意向排他鎖
   SELECT * FROM orders WHERE id = 1 FOR UPDATE;
   

2. 事務2：

   START TRANSACTION;
   -- 請求在 orders 表上加意向共享鎖
   SELECT * FROM orders WHERE id = 2 LOCK IN SHARE MODE;
   

3. 事務3：

   START TRANSACTION;
   -- 嘗試加表級共享鎖，會等待事務1和事務2釋放意向鎖
   LOCK TABLES orders READ;
   

在以上示例中：

• 事務1在orders表上加了意向排他鎖（IX）和行級排他鎖（X）。
• 事務2在orders表上加了意向共享鎖（IS）和行級共享鎖（S）。
• 事務3嘗試加表級共享鎖（S），由于表上已有意向排他鎖（IX），因此會等待事務1釋放鎖。

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總結

**意向鎖在 MySQL 中的作用是優化鎖管理，減少鎖沖突檢測的開銷，提升系統的并發性能。**它們在高并發讀寫場景和行級鎖與表級鎖混合使用場景中特別有用，通過表明事務的鎖意圖，使得鎖沖突檢測更加高效。

個人理解：

• 意向鎖本質還是共享鎖和排它鎖
• 根據 SQL 要添加共享鎖還是排它鎖，MySQL 自動添加意向共享鎖和意向排它鎖
• 意向鎖是表級鎖，且是 MySQL的自動添加的，人為不可控。

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擴展：意向鎖和共享鎖排他鎖的加鎖流程

在 MySQL 中，如果一個事務已經對 table 表的 id=1 記錄添加了行級排他鎖（A），而此時另一個事務要對同一個表的 id=5 記錄添加行級排他鎖（B），加鎖流程將涉及意向鎖和排他鎖的處理。以下是詳細的加鎖流程：

假設的場景和前提

假設表結構如下：

CREATE TABLE table (id INT PRIMARY KEY,value VARCHAR(50)
);

已加鎖的情況

• 事務 A 已經對 id=1 的記錄添加了行級排他鎖（X 鎖）。

新的加鎖請求

• 事務 B 嘗試對 id=5 的記錄添加行級排他鎖（X 鎖）。

加鎖流程

1. 事務 B 請求意向排他鎖（IX 鎖）：
   • 首先，事務 B 將在表 table 上嘗試加意向排他鎖（IX 鎖），以表明接下來會在某些行上加排他鎖。
2. 檢查意向鎖的兼容性：
   • 意向排他鎖（IX 鎖）與其他意向排他鎖（IX 鎖）和意向共享鎖（IS 鎖）都是兼容的，因此可以成功加鎖。
   • 意向排他鎖（IX 鎖）與表級共享鎖（S 鎖）和表級排他鎖（X 鎖）不兼容，但此處沒有表級鎖沖突。
3. 請求行級排他鎖（X 鎖）：
   • 事務 B 發出對 id=5 記錄加排他鎖（X 鎖）的請求。
   • MySQL 檢查行級鎖的兼容性。由于 id=5 的記錄當前沒有被其他事務加鎖，排他鎖（X 鎖）可以成功加鎖。（如果此時事務 B 對 id=1 添加行級鎖，那么事務 B 會被阻塞，直到事務 A 釋放了行級鎖）
4. 加鎖成功：
   • 事務 B 成功對 id=5 的記錄加上排他鎖（X 鎖）。

鎖的兼容性矩陣

為了更好地理解意向鎖和行級鎖的兼容性，以下是鎖的兼容性矩陣：

鎖類型	IS	IX	S	X
IS	Yes	Yes	Yes	No
IX	Yes	Yes	No	No
S	Yes	No	Yes	No
X	No	No	No	No

示例代碼

以下是一個具體示例代碼來說明上述流程：

1. 事務 A：

   START TRANSACTION;
   -- 對 id=1 的記錄加排他鎖
   SELECT * FROM table WHERE id = 1 FOR UPDATE;  -- 行級排他鎖 X
   

2. 事務 B：

   START TRANSACTION;
   -- 對 id=5 的記錄加排他鎖
   SELECT * FROM table WHERE id = 5 FOR UPDATE;  -- 行級排他鎖 X
   

在這個示例中：

• 事務 A 對 id=1 的記錄加了排他鎖（X 鎖）。
• 事務 B 對 id=5 的記錄加了排他鎖（X 鎖）。

總結

1. 意向排他鎖（IX 鎖）：
   • 事務 B 需要在表 table 上加意向排他鎖（IX 鎖）。由于 IX 鎖之間是兼容的，并且沒有表級別的鎖沖突，IX 鎖加鎖成功。
2. 行級排他鎖（X 鎖）：
   • 事務 B 對 id=5 的記錄加行級排他鎖（X 鎖），由于 id=5 沒有被其他事務鎖定，所以排他鎖加鎖成功。

這整個過程確保了即使在高并發環境下，事務之間能夠協調操作，避免數據沖突和不一致。通過意向鎖和行級鎖的配合，MySQL 能夠有效地管理并發事務對數據庫的訪問和操作。

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