準(zhǔn)備工作

為了便于說(shuō)明問(wèn)題，這一篇文章，我們就先使用一個(gè)小一點(diǎn)兒的表。

 CREATE TABLE `t` (
   `id` int(11) NOT NULL,
   `c` int(11) DEFAULT NULL,
   `d` int(11) DEFAULT NULL,
   PRIMARY KEY (`id`),
   KEY `c` (`c`)
 ) ENGINE=InnoDB;
 ?
 insert into t values(0,0,0),(5,5,5),
 (10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25);

這個(gè)表除了主鍵id外，還有一個(gè)索引c，初始化語(yǔ)句在表中插入了6行數(shù)據(jù)。

下面的語(yǔ)句序列，是怎么加鎖的，加的鎖又是什么時(shí)候釋放的呢？

begin;
 select * from t where d=5 for update;
 commit;

比較好理解的是，這個(gè)語(yǔ)句會(huì)命中d=5的這一行，對(duì)應(yīng)的主鍵id=5，因此在select 語(yǔ)句執(zhí)行完成后，id=5這一行會(huì)加一個(gè)寫鎖，而且由于兩階段鎖協(xié)議，這個(gè)寫鎖會(huì)在執(zhí)行commit語(yǔ)句的時(shí)候釋放。

由于字段d上沒(méi)有索引，因此這條查詢語(yǔ)句會(huì)做全表掃描。那么，其他被掃描到的，但是不滿足條件的5行記錄上，會(huì)不會(huì)被加鎖呢？

我們知道，InnoDB的默認(rèn)事務(wù)隔離級(jí)別是可重復(fù)讀，所以本文接下來(lái)沒(méi)有特殊說(shuō)明的部分，都是設(shè)定在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下。

幻讀是什么？

現(xiàn)在，我們就來(lái)分析一下，如果只在id=5這一行加鎖，而其他行的不加鎖的話，會(huì)怎么樣。

下面先來(lái)看一下這個(gè)場(chǎng)景（注意：這是我假設(shè)的一個(gè)場(chǎng)景）：

可以看到，session A里執(zhí)行了三次查詢，分別是Q1、Q2和Q3。它們的SQL語(yǔ)句相同，都是select * from t where d=5 for update。這個(gè)語(yǔ)句的意思你應(yīng)該很清楚了，查所有d=5的行，而且使用的是當(dāng)前讀，并且加上寫鎖?，F(xiàn)在，我們來(lái)看一下這三條SQL語(yǔ)句，分別會(huì)返回什么結(jié)果。

1. Q1只返回id=5這一行；
2. 在T2時(shí)刻，session B把id=0這一行的d值改成了5，因此T3時(shí)刻Q2查出來(lái)的是id=0和id=5這兩行；
3. 在T4時(shí)刻，session C又插入一行（1,1,5），因此T5時(shí)刻Q3查出來(lái)的是id=0、id=1和id=5的這三行。

其中，Q3讀到id=1這一行的現(xiàn)象，被稱為“幻讀”。也就是說(shuō)，幻讀指的是一個(gè)事務(wù)在前后兩次查詢同一個(gè)范圍的時(shí)候，后一次查詢看到了前一次查詢沒(méi)有看到的行。

這里，我需要對(duì)“幻讀”做一個(gè)說(shuō)明：

1. 在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下，普通的查詢是快照讀，是不會(huì)看到別的事務(wù)插入的數(shù)據(jù)的。因此，幻讀在“當(dāng)前讀”下才會(huì)出現(xiàn)。
2. 上面session B的修改結(jié)果，被session A之后的select語(yǔ)句用“當(dāng)前讀”看到，不能稱為幻讀?；米x僅專指“新插入的行”。

因?yàn)檫@三個(gè)查詢都是加了for update，都是當(dāng)前讀。而當(dāng)前讀的規(guī)則，就是要能讀到所有已經(jīng)提交的記錄的最新值。并且，session B和sessionC的兩條語(yǔ)句，執(zhí)行后就會(huì)提交，所以Q2和Q3就是應(yīng)該看到這兩個(gè)事務(wù)的操作效果，而且也看到了，這跟事務(wù)的可見(jiàn)性規(guī)則并不矛盾。

幻讀有什么問(wèn)題？

首先是語(yǔ)義上的。session A在T1時(shí)刻就聲明了，“我要把所有d=5的行鎖住，不準(zhǔn)別的事務(wù)進(jìn)行讀寫操作”。而實(shí)際上，這個(gè)語(yǔ)義被破壞了。

如果現(xiàn)在這樣看感覺(jué)還不明顯的話，我再往session B和session C里面分別加一條SQL語(yǔ)句，你再看看會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。

session B的第二條語(yǔ)句update t set c=5 where id=0，語(yǔ)義是“我把id=0、d=5這一行的c值，改成了5”。

由于在T1時(shí)刻，session A 還只是給id=5這一行加了行鎖， 并沒(méi)有給id=0這行加上鎖。因此，session B在T2時(shí)刻，是可以執(zhí)行這兩條update語(yǔ)句的。這樣，就破壞了 session A 里Q1語(yǔ)句要鎖住所有d=5的行的加鎖聲明。

session C也是一樣的道理，對(duì)id=1這一行的修改，也是破壞了Q1的加鎖聲明。

數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題

我們知道，鎖的設(shè)計(jì)是為了保證數(shù)據(jù)的一致性。而這個(gè)一致性，不止是數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部數(shù)據(jù)狀態(tài)在此刻的一致性，還包含了數(shù)據(jù)和日志在邏輯上的一致性。

為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我給session A在T1時(shí)刻再加一個(gè)更新語(yǔ)句，即：update t set d=100 where d=5。

update的加鎖語(yǔ)義和select …for update 是一致的，所以這時(shí)候加上這條update語(yǔ)句也很合理。session A聲明說(shuō)“要給d=5的語(yǔ)句加上鎖”，就是為了要更新數(shù)據(jù)，新加的這條update語(yǔ)句就是把它認(rèn)為加上了鎖的這一行的d值修改成了100。

現(xiàn)在，我們來(lái)分析一下圖3執(zhí)行完成后，數(shù)據(jù)庫(kù)里會(huì)是什么結(jié)果。

1. 經(jīng)過(guò)T1時(shí)刻，id=5這一行變成 (5,5,100)，當(dāng)然這個(gè)結(jié)果最終是在T6時(shí)刻正式提交的;
2. 經(jīng)過(guò)T2時(shí)刻，id=0這一行變成(0,5,5);
3. 經(jīng)過(guò)T4時(shí)刻，表里面多了一行(1,5,5);
4. 其他行跟這個(gè)執(zhí)行序列無(wú)關(guān)，保持不變。

這樣看，這些數(shù)據(jù)也沒(méi)啥問(wèn)題，但是我們?cè)賮?lái)看看這時(shí)候binlog里面的內(nèi)容。

1. T2時(shí)刻，session B事務(wù)提交，寫入了兩條語(yǔ)句；
2. T4時(shí)刻，session C事務(wù)提交，寫入了兩條語(yǔ)句；
3. T6時(shí)刻，session A事務(wù)提交，寫入了update t set d=100 where d=5 這條語(yǔ)句。

我統(tǒng)一放到一起的話，就是這樣的：

 update t set d=5 where id=0; /*(0,0,5)*/
 update t set c=5 where id=0; /*(0,5,5)*/
 ?
 insert into t values(1,1,5); /*(1,1,5)*/
 update t set c=5 where id=1; /*(1,5,5)*/
 ?
 update t set d=100 where d=5;/*所有d=5的行，d改成100*/

好，你應(yīng)該看出問(wèn)題了。這個(gè)語(yǔ)句序列，不論是拿到備庫(kù)去執(zhí)行，還是以后用binlog來(lái)克隆一個(gè)庫(kù)，這三行的結(jié)果，都變成了 (0,5,100)、(1,5,100)和(5,5,100)。

也就是說(shuō)，id=0和id=1這兩行，發(fā)生了數(shù)據(jù)不一致。這個(gè)問(wèn)題很嚴(yán)重，是不行的。

到這里，我們?cè)倩仡櫼幌拢?strong>這個(gè)數(shù)據(jù)不一致到底是怎么引入的？

我們分析一下可以知道，這是我們假設(shè)“select * from t where d=5 for update這條語(yǔ)句只給d=5這一行，也就是id=5的這一行加鎖”導(dǎo)致的。

所以我們認(rèn)為，上面的設(shè)定不合理，要改。

那怎么改呢？我們把掃描過(guò)程中碰到的行，也都加上寫鎖，再來(lái)看看執(zhí)行效果。

由于session A把所有的行都加了寫鎖，所以session B在執(zhí)行第一個(gè)update語(yǔ)句的時(shí)候就被鎖住了。需要等到T6時(shí)刻session A提交以后，session B才能繼續(xù)執(zhí)行。

這樣對(duì)于id=0這一行，在數(shù)據(jù)庫(kù)里的最終結(jié)果還是 (0,5,5)。在binlog里面，執(zhí)行序列是這樣的：

 insert into t values(1,1,5); /*(1,1,5)*/
 update t set c=5 where id=1; /*(1,5,5)*/
 ?
 update t set d=100 where d=5;/*所有d=5的行，d改成100*/
 ?
 update t set d=5 where id=0; /*(0,0,5)*/
 update t set c=5 where id=0; /*(0,5,5)*/

可以看到，按照日志順序執(zhí)行，id=0這一行的最終結(jié)果也是(0,5,5)。所以，id=0這一行的問(wèn)題解決了。

但同時(shí)你也可以看到，id=1這一行，在數(shù)據(jù)庫(kù)里面的結(jié)果是(1,5,5)，而根據(jù)binlog的執(zhí)行結(jié)果是(1,5,100)，也就是說(shuō)幻讀的問(wèn)題還是沒(méi)有解決。為什么我們已經(jīng)這么“兇殘”地，把所有的記錄都上了鎖，還是阻止不了id=1這一行的插入和更新呢？

原因很簡(jiǎn)單。在T3時(shí)刻，我們給所有行加鎖的時(shí)候，id=1這一行還不存在，不存在也就加不上鎖。

也就是說(shuō)，即使把所有的記錄都加上鎖，還是阻止不了新插入的記錄，這也是為什么“幻讀”會(huì)被單獨(dú)拿出來(lái)解決的原因。

現(xiàn)在你知道了，產(chǎn)生幻讀的原因是，行鎖只能鎖住行，但是新插入記錄這個(gè)動(dòng)作，要更新的是記錄之間的“間隙”。因此，為了解決幻讀問(wèn)題，InnoDB只好引入新的鎖，也就是間隙鎖(Gap Lock)。

顧名思義，間隙鎖，鎖的就是兩個(gè)值之間的空隙。比如文章開(kāi)頭的表t，初始化插入了6個(gè)記錄，這就產(chǎn)生了7個(gè)間隙。

這樣，當(dāng)你執(zhí)行 select * from t where d=5 for update的時(shí)候，就不止是給數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的6個(gè)記錄加上了行鎖，還同時(shí)加了7個(gè)間隙鎖。這樣就確保了無(wú)法再插入新的記錄。

也就是說(shuō)這時(shí)候，在一行行掃描的過(guò)程中，不僅將給行加上了行鎖，還給行兩邊的空隙，也加上了間隙鎖。

現(xiàn)在你知道了，數(shù)據(jù)行是可以加上鎖的實(shí)體，數(shù)據(jù)行之間的間隙，也是可以加上鎖的實(shí)體。但是間隙鎖跟我們之前碰到過(guò)的鎖都不太一樣。

比如行鎖，分成讀鎖和寫鎖。下圖就是這兩種類型行鎖的沖突關(guān)系。

也就是說(shuō)，跟行鎖有沖突關(guān)系的是“另外一個(gè)行鎖”。

但是間隙鎖不一樣，跟間隙鎖存在沖突關(guān)系的，是“往這個(gè)間隙中插入一個(gè)記錄”這個(gè)操作。間隙鎖之間都不存在沖突關(guān)系。

這句話不太好理解，我給你舉個(gè)例子：

這里session B并不會(huì)被堵住。因?yàn)楸韙里并沒(méi)有c=7這個(gè)記錄，因此session A加的是間隙鎖(5,10)。而session B也是在這個(gè)間隙加的間隙鎖。它們有共同的目標(biāo)，即：保護(hù)這個(gè)間隙，不允許插入值。但，它們之間是不沖突的。

間隙鎖和行鎖合稱next-key lock，每個(gè)next-key lock是前開(kāi)后閉區(qū)間。也就是說(shuō)，我們的表t初始化以后，如果用select * from t for update要把整個(gè)表所有記錄鎖起來(lái)，就形成了7個(gè)next-key lock，分別是 (-∞,0]、(0,5]、(5,10]、(10,15]、(15,20]、(20, 25]、(25, +supremum]。

你可能會(huì)問(wèn)說(shuō)，這個(gè)supremum從哪兒來(lái)的呢？

這是因?yàn)?∞是開(kāi)區(qū)間。實(shí)現(xiàn)上，InnoDB給每個(gè)索引加了一個(gè)不存在的最大值supremum，這樣才符合我們前面說(shuō)的“都是前開(kāi)后閉區(qū)間”。

間隙鎖和next-key lock的引入，幫我們解決了幻讀的問(wèn)題，但同時(shí)也帶來(lái)了一些“困擾”。

到此這篇關(guān)于Mysql中幻讀的概念以及如何解決的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Mysql 幻讀概念內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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