引言

????????鎖是數據庫管理并發訪問的另一種核心機制，與 MVCC 相輔相成。本文將系統梳理 MySQL InnoDB 中鎖的粒度、類型和工作原理，并深入探討它如何與事務隔離級別配合，共同保障數據的一致性和完整性。

一、 鎖的粒度：由粗到細

????????InnoDB 支持多種粒度的鎖，允許系統在鎖開銷和數據安全性之間進行權衡：

1. 全局鎖：鎖定整個數據庫實例，主要用于全庫邏輯備份，影響巨大。

2. 表級鎖：鎖定整張表，主要包括：

   • 元數據鎖 (MDL)：由 Server 層實現，保證讀寫的表結構一致性。

   • 意向鎖 (Intention Locks)：一種表級鎖，用于快速判斷表內是否有行鎖。它表明“一個事務想要在表中的某些行上獲取共享鎖或排他鎖”。

     • 意向共享鎖 (IS)：事務打算給某些行加S鎖。

     • 意向排他鎖 (IX)：事務打算給某些行加X鎖。

   • AUTO-INC 鎖：一種特殊的表級鎖，用于在插入時生成自增列的值。在 MySQL 8.0 中，輕量級模式已大幅減少其影響。

3. 行級鎖：InnoDB 并發能力的核心，鎖定索引記錄。

二、 行級鎖的三種算法

????????行鎖是 InnoDB 的精髓，它包含三種算法，用于在不同場景下防止幻讀和數據沖突：

1. 記錄鎖 (Record Lock)：鎖定索引中的一條具體記錄。

2. 間隙鎖 (Gap Lock)：鎖定索引記錄之間的間隙（開區間），防止其他事務在這個間隙中插入新記錄，從而有效防止幻讀。

3. 臨鍵鎖 (Next-Key Lock)：記錄鎖 + 間隙鎖的組合，鎖定一個記錄及其前面的間隙（左開右閉區間）。它是 InnoDB 在 可重復讀 (RR) 隔離級別下默認的行鎖算法。

三、 鎖的兼容性與死鎖

• 共享鎖 (S) 與排他鎖 (X)：基本的行鎖類型。

  • S鎖（讀鎖）：允許其他事務讀，但不能寫。SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 會加 S鎖。

  • X鎖（寫鎖）：不允許其他事務讀（當前讀）或寫。UPDATE, DELETE, INSERT, SELECT ... FOR UPDATE 會加 X鎖。

  • S鎖與S鎖兼容，S鎖與X鎖、X鎖與X鎖互斥。

• 死鎖：不同的事務以不同的順序請求和持有鎖，導致互相等待。InnoDB 有死鎖檢測機制，會自動選擇回滾其中一個代價較小的事務。

四、 鎖與隔離級別的實戰

????????鎖的使用策略與隔離級別密不可分：

• READ COMMITTED (RC)：

  • 快照讀：使用 MVCC，無鎖。

  • 當前讀（FOR UPDATE等）及寫操作：僅使用記錄鎖。因為不加間隙鎖，所以無法避免幻讀。

• REPEATABLE READ (RR)：

  • 快照讀：使用 MVCC，無鎖。

  • 當前讀及寫操作：使用臨鍵鎖（Next-Key Lock），通過在搜索范圍內加鎖，徹底杜絕幻讀。（特例：唯一索引的唯一查詢會退化為記錄鎖）。

• SERIALIZABLE (可串行化)：

  • 所有讀操作（即使是普通 SELECT）都會自動轉換為 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE，即加共享鎖。讀寫嚴重互斥，并發性能最低。

五、 特殊鎖：插入意向鎖 (Insert Intention Locks)

????????這是一種特殊的間隙鎖，不是表級意向鎖。它在執行 INSERT 操作前設置，表示想往某個間隙里插入一條記錄。它的存在是為了提高并發插入的性能：

• 多個事務可以在同一個間隙上同時持有插入意向鎖（只要插入的位置不同）。

• 但它會與獨占的間隙鎖/臨鍵鎖沖突。這正是防止幻讀的關鍵：一個事務持有間隙鎖，另一個事務的插入意向鎖就會被阻塞。

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