MySQL自增列解析(Auto_increment)
作者：V1ncent Chen
MySQL数据库为列提供了一种自增属性，当列被定义为自增时。Insert语句对该列即使不提供值，MySQL也会自动为该列生成递增的唯一标识，因此这个特性广泛用于主键的自动生成。
一、自增列的用法
自增列具有自动生成序列值，整型，单调递增这些特点，非常适合作为索引组织表的主键，新插入的数据会附加在已有的数据后面，不会出现页分 裂现象，且整型的主键查找效率非常高。
1.1 基本用法
在创建表时，只需在某个整型列（tinyint,smallint, mediumint, int, bigint）上指定auto_increment，即可打开自增属性。
一张表中只能指定一个自增列，且必须建立索引，示例中 id列没有指定为索引列，建表报错（must be defined as a key）：
create table t2( id int auto_increment, name varchar(32));
指定自增列为主键，创建成功：
create table t ( id int primary key auto_increment, name varchar(32));
插入数据时，即使insert语句未包含自增列，MySQL也会自动为该列生成值：
insert into t(name) values('Vincent'); -- 未指定id列
select * from t;
如果指定了0或null，同样也可以生成自增值：
insert into t values (0, 'Victor'), (null, 'Grace'); -- 指定0和null select * from t;
注意：由于0会触发自增，如果ID列本来保存的数据就包含0，那么在数据导出和导入过程中，数字0可能会因此触发自增而被修改，导致数据不一致。 这种情况可以打开sql_mode参数中的no_auto_value_on_zero选项（可以在会话和全局修改），打开该选项后，只有null可以触发自增，0不再触发。
set sql_mode=concat(@@session.sql_mode, ',no_auto_value_on_zero'); insert into t values(0, 'Tom'); select * from t;
1.2 自增列特性
自增列除了让其自动生成值之外，也可以显式赋值，使用中注意以下几点：
- 显式赋值可能导致大量值被浪费
- 事务回滚不会回滚已使用的自增值
- truncate table清除数据的同时也会让自增值初始化
- alter table … auto_increment=1 可以让自增值恢复到最大可用值，消除间隙（并不会设定成1）
自增列可以显式赋值，但如果指定的值超过目前auto_increment的最大值，则MySQL会从你指定的值之后开始继续递增，即使前面有可用的值也不再使用，示例中显式指定id列为1000，那么下一条数据会从1001开始自增。
insert into t values(1000, 'Jerry'); insert into t values(null, 'Spike');
事务中如果使用了自增值，即使回滚，自增值也不会恢复，示例中的事务消耗了2个自增值(1002, 1003)，然后事务回滚了，但是下一条insert语句自增值是从1004开始的：
begin; insert into t values(null, 'Spike'); insert into t values(null, 'Spike'); rollback; -- 事务回滚 insert into t values(null, 'Tyke'); -- 自增值不会回滚 select * from t;
示例删除了id为1000及以上的数据后，使用alter table … auto_increment=1使自增值恢复到当前数据的最大值：
delete from t where id>=1000; alter table t auto_increment=1; insert into t values(null, 'Jerry'); select * from t;
1.3 通过last_insert_id()获取自增值
MySQL提供了函数last_insert_id()，用于获取上一个成功执行的insert语句所生成的第一个自增值：
truncate table t; insert into t values(null,'Vincent'); select last_insert_id();
单一insert语句如果插入多行，获取的是语句中第一个产生的自增值，而不是最后一个，下面insert语句插入了2条记录，但last_insert_id()返回的是2而不是3（虽然表中id增长到3）：
insert into t values(null,'Victor'),(null,'Grace'); select last_insert_id(); select * from t;
如果在事务中手动回滚，last_insert_id()的值也是不会回滚的，其代表的是曾经成功插入的自增值，而不判断事务是否最终提交（有一定误导性，不能用作判断实际插入的值）：
begin; insert into t values(null,'Vincent'); insert into t values(null,'Vincent'); -- 成功插入，last_insert_id()为5 rollback; -- 事务回滚 select last_insert_id(); -- last_insert_id()依然是5，但数据实际未插入
last_insert_id(expr)还有个可选的参数，如果提供参数expr，则会返回该值，并将expr记录为下一个last_insert_id()的返回值：
select last_insert_id(100); select last_insert_id();
二、自增计数器
在MySQL8.0之前，对于auto_increment的值会在内存中维护一个计数器（不保存在磁盘上），在服务器启动时会对每张表执行类似select max(auto_column) from t for update;语句获取当前表中的最大自增值，用于初始化这个计数器。
MySQL8.0以后，这个计数器的值会在每次变更时写入重做日志和数据字典（保存到磁盘上）。服务器重启时直接读取数据字典即可，不必再通过查询表初始化。
三、自增值生成模式
上面的都是单线程下自增值的生成示例，但在并发时，多个事务可能会同时向表中插入数据，事务之间存在争用。MySQL为并发场景下自增值的生成提供了3种不同的模式。3种模式由innodb_autoinc_lock_mode控制（只读变量，修改需要重启），对应的值分别为0, 1, 2：
- 0, 传统模式（Traditional Lock Mode）
- 1, 连续模式（Consecutive Lock Mode）
- 2, 交错模式（Interleaved Lock Mode）
在解释3种模式的区别前，先了解一下insert语句的分类，insert语句可以分为以下3类：
- 简单插入（Simple Inserts），如单记录insert，或者多记录insert，在解析SQL时就可以确定要加载的记录数（即要生成自增值数量）
- 批量插入（Bulk Inserts），如insert … select, load data等，在解析SQL时不确定需要加载的记录数
- 混合插入（Mixed-Mode Inserts），在多记录简单插入中，为自增列显式指定了部分值，如 insert into … values (null,‘a’), (5, ‘b’), (null, ‘c’)
3.1 传统模式
在传统模式下（innodb_autoinc_lock_mode=0），所有类型的insert都会使用表级X锁，并且持有到insert语句结束，这意味着同一时间只有1条insert语句可以执行，但可以保证单条insert语句产生的自增值是连续的。
在基于语句的主从复制（Statement-Based Replication）模式下insert语句在主从可以生成相同的值。传统模式只是为了向前兼容，现在已经不会使用了。
3.2 连续模式
连续模式（innodb_autoinc_lock_mode=1）是对传统模式的优化，对于批量插入这种不确定需要需要多少自增值的insert，会和传统模式一样，使用表级锁直至insert语句执行完成。
而对于可以事先确定插入记录数的简单插入，MySQL会用mutex（闩，更轻量级的锁）仅在预先分配自增值时锁定，在insert语句执行完成前就已经释放了。连续模式也可以保证基于语句的复制主从可以生成相同的自增值，但性能比传统模式更好。
对于混合插入类型（多行简单插入中，部分行显式指定自增值，部分行未指定），连续模式下会预先生成比要插入行更多的自增值，然后以连续方式分配给需要自增的行，多余的值就丢弃了。
MySQL8.0以前的版本默认为连续模式。
3.3 交错模式
交错模式下（innodb_autoinc_lock_mode=2），不使用表锁，任何并发insert都可以同时执行，这意味着多条insert语句生成的自增值是可能是交错的，单条insert语句无法保证生成连续的自增值，但这种模式并发性能是最好的。
因为缺乏了表锁控制，多条insert并发插入，在主从执行时无法保证自增值完全相同，此模式对基于语句的复制（应该没人用了吧？）是不安全的，建议配合基于行的复制（Row-Based Replication）使用（MySQL8.0默认）。
MySQL8.0默认为交错模式。
四、调整自增偏移
自增列的默认初始值为1，步长为1。但在多主复制、组复制这类可以多点写入的环境，可能会产生冲突。
为了保证不出现冲突，可以设置auto_increment_offset和auto_increment_increment来修改自增的初始值和步长，使各个写入点产生的自增值不重叠（可以在会话和全局级别修改）。
例如现在有一个双主环境，可以在一台主机上配置初始值为1（默认），步长为2，这样生成的自增值都是单数：
set auto_increment_increment=2;
而在另一台主机上配置初始值为2，步长为2，生成自增值都是双数，这样可以避免并发写入时发生冲突：
set auto_increment_offset=2; set auto_increment_increment=2;
五、监控自增值的使用比例
由于数据类型最大值的限制，自增并不是没有上限的。当到达上限时数据无法继续插入，导致业务中断，因此DBA需要监控自增值的使用情况，在达到上限之前及时采取扩容措施。
示例：这里又新建2张表，设置自增列类型为tinyint（8位有符号整数，范围为-128~127），然后将自增值分别设置为64和127
create table t2(id tinyint primary key auto_increment); create table t3(id tinyint primary key auto_increment); alter table t2 auto_increment=64; alter table t3 auto_increment=127;
使用下面的SQL即可查询test数据库下所有表的自增列使用比例（可根据情况调整，去除t.table_schema='test’可以查询所有库）：
select t.table_schema, t.table_name, t.auto_increment, c.column_type, concat(round((t.auto_increment / (case data_type when 'tinyint'then if(column_type like '%unsigned', 255, 127) when 'smallint' then if(column_type like '%unsigned', 65535, 32767) when 'mediumint' then if(column_type like '%unsigned', 16777215, 8388607) when 'int'then if(column_type like '%unsigned', 4294967295, 2147483647) when 'bigint' then if(column_type like '%unsigned',18446744073709551615,9223372036854775807) end))*100,2),'%') used_percentage from information_schema.tables t join information_schema.columns c on t.table_schema = c.table_schema and t.table_name = c.table_name where t.auto_increment is not null and c.extra='auto_increment' and t.table_schema='test';
从结果可以看到t3表的自增列已经使用100%，再插入新的数据就会报错了。
insert into t3 values(null);
到此这篇关于MySQL自增列解析(Auto_increment)的文章就介绍到这了,更多相关MySQL 自增列 内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！