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MySQL锁机制三部曲:全局锁、表级锁、行级锁深度解析与实战

作者:哈里谢顿

在多用户并发访问数据库时,锁机制是保障数据一致性和隔离性的核心手段,MySQL提供了三个层次的锁,下面就来详细的介绍一下全局锁、表级锁、行级锁的使用,感兴趣的可以了解一下

作者:DBA技术团队
适用版本:MySQL 5.7 / 8.0 / 8.4 LTS
存储引擎:InnoDB(默认和推荐)

引言:为什么需要锁?

在多用户并发访问数据库时,锁机制是保障**数据一致性(Consistency)隔离性(Isolation)**的核心手段。MySQL提供了三个层次的锁,对应不同的并发场景:

-- 查看当前连接的默认存储引擎
SELECT @@default_storage_engine;
-- 确认是InnoDB,因为只有InnoDB支持行级锁

一、全局锁(Global Lock)

1.1 概念与作用

全局锁是粒度最大的锁,锁定整个MySQL实例,使数据库处于只读状态。此时:

典型应用场景:全库逻辑备份(mysqldump)

1.2 SQL实战演示

场景A:加全局锁进行备份

-- ========== 会话A(运维会话)==========
-- 1. 加全局读锁(Flush Tables With Read Lock)
FLUSH TABLES WITH READ LOCK;

-- 2. 查看当前锁状态
SHOW PROCESSLIST;
-- 可以看到状态:Waiting for global read lock(被阻塞的会话)

-- 3. 查看锁定信息(MySQL 8.0)
SELECT * FROM performance_schema.metadata_locks 
WHERE OBJECT_TYPE = 'GLOBAL' AND LOCK_TYPE = 'SHARED';

-- 4. 执行备份命令(命令行)
-- $ mysqldump -uroot -p --all-databases > full_backup.sql

-- 5. 确认备份完成后释放锁
UNLOCK TABLES;

场景B:全局锁阻塞演示

-- ========== 会话A ==========
FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
-- Query OK, 0 rows affected

-- ========== 会话B(业务会话)==========
-- 尝试插入数据
INSERT INTO test.users(name) VALUES('张三');
-- 状态:Waiting for global read lock(被阻塞)

-- ========== 会话C(监控会话)==========
-- 查看谁在等待全局锁
SELECT 
    r.object_schema, r.object_name, 
    r.thread_id AS waiting_thread,
    b.thread_id AS blocking_thread,
    r.owner_event_id AS waiting_event,
    b.owner_event_id AS blocking_event
FROM performance_schema.metadata_locks r
JOIN performance_schema.metadata_locks b ON r.object_schema = b.object_schema 
    AND r.object_name = b.object_name
WHERE r.lock_status = 'PENDING' 
    AND b.object_type = 'GLOBAL' 
    AND b.owner_thread_id != r.owner_thread_id;

-- 结果:显示会话B被会话A阻塞

1.3 全局锁的注意事项

-- 风险1:主库执行全局锁会导致业务停摆
-- 风险2:从库执行会导致主从复制延迟急剧增加

-- 现代替代方案:使用--single-transaction进行一致性备份(不锁库)
-- $ mysqldump -uroot -p --single-transaction --all-databases > backup.sql

-- 如果必须使用全局锁,建议设置超时(MySQL 8.0)
SET SESSION lock_wait_timeout = 10; -- 10秒超时

二、表级锁(Table Lock)

2.1 表级锁的分类

MySQL中有两种表级锁:

  1. 表锁(Table Lock):显式锁定,影响并发DML
  2. 元数据锁(MDL, Metadata Lock):隐式锁定,保护表结构

2.2 显式表锁实战

加锁与释放

-- ========== 会话A ==========
-- 1. 加表读锁(Table Read Lock)
-- 本会话和其他会话都可以读,但都不能写
LOCK TABLES orders READ;

-- 2. 加表写锁(Table Write Lock)
-- 仅本会话可读写,其他会话完全阻塞
LOCK TABLES orders WRITE; -- 会释放之前的READ锁

-- 3. 查看当前表锁情况
SHOW OPEN TABLES WHERE `Table` = 'orders' AND `Database` = 'test';
-- In_use列显示1表示被锁定

-- 4. 释放锁
UNLOCK TABLES;

锁冲突演示

-- 准备数据
CREATE TABLE IF NOT EXISTS inventory (
    id INT PRIMARY KEY,
    product_name VARCHAR(50),
    stock INT
) ENGINE=InnoDB;

INSERT INTO inventory VALUES (1, 'iPhone', 100), (2, 'MacBook', 50);

-- ========== 会话A:加写锁 ==========
LOCK TABLES inventory WRITE;
UPDATE inventory SET stock = stock - 1 WHERE id = 1;

-- ========== 会话B:尝试读 ==========
SELECT * FROM inventory WHERE id = 1;
-- 状态:Waiting for table lock(被阻塞)

-- ========== 会话C:尝试写 ==========
UPDATE inventory SET stock = stock - 1 WHERE id = 2;
-- 状态:Waiting for table lock(被阻塞)

-- 当会话A执行UNLOCK TABLES后,会话B和C才能继续

2.3 元数据锁(MDL)详解

MDL是自动隐式加锁的,无需显式操作,用于保护表结构不被并发修改破坏。

MDL的两种类型

MDL类型触发场景阻塞效果
MDL读锁SELECT、DML语句不阻塞其他SELECT,阻塞DDL
MDL写锁ALTER TABLE、DROP TABLE阻塞所有其他操作

实战: alter table导致的MDL阻塞

-- ========== 会话A:长事务 ==========
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE id = 1; -- 获取MDL读锁
-- 保持事务开启,不提交...

-- ========== 会话B:修改表结构 ==========
ALTER TABLE users ADD COLUMN age INT DEFAULT 0;
-- 状态:Waiting for table metadata lock
-- 原因:需要MDL写锁,但会话A持有MDL读锁

-- ========== 会话C:普通查询 ==========
SELECT * FROM users WHERE id = 2;
-- MySQL 8.0以前:可能被阻塞(MDL读锁排队在MDL写锁后)
-- MySQL 8.0:Online DDL优化,通常能执行

-- ========== 会话D:诊断MDL锁等待 ==========
-- 查看MDL锁等待链
SELECT 
    r.object_schema, r.object_name, 
    r.thread_id AS waiting_thread, 
    r.owner_event_id AS waiting_event,
    b.thread_id AS blocking_thread,
    b.owner_event_id AS blocking_event,
    r.lock_type AS waiting_lock,
    b.lock_type AS blocking_lock
FROM performance_schema.metadata_locks r
JOIN performance_schema.metadata_locks b ON r.object_schema = b.object_schema 
    AND r.object_name = b.object_name
WHERE r.lock_status = 'PENDING' 
    AND b.lock_status = 'GRANTED'
    AND b.owner_thread_id != r.owner_thread_id;

-- 查看具体SQL
SELECT THREAD_ID, SQL_TEXT 
FROM performance_schema.events_statements_current 
WHERE THREAD_ID IN (SELECT THREAD_ID FROM performance_schema.metadata_locks 
                    WHERE object_name = 'users' AND lock_status = 'PENDING');

-- 解决方案:终止长事务
KILL <blocking_thread_id>; -- 终止会话A

2.4 意向锁(Intention Lock)

意向锁是表级锁与行级锁的协调机制,由InnoDB自动维护。

-- ========== 意向锁演示 ==========
-- 会话A:对某行加排他锁(自动在表上加IX意向锁)
BEGIN;
SELECT * FROM inventory WHERE id = 1 FOR UPDATE;

-- 查看意向锁(MySQL 8.0)
SELECT 
    ENGINE_TRANSACTION_ID, OBJECT_NAME, 
    LOCK_TYPE, LOCK_MODE, LOCK_STATUS
FROM performance_schema.data_locks
WHERE OBJECT_TYPE = 'TABLE';
-- 结果:LOCK_MODE = IX(意向排他锁)

-- 会话B:尝试加表锁(被阻塞)
LOCK TABLES inventory READ;
-- 状态:Table lock wait timeout...
-- 原因:表上有IX锁,与表级S锁不兼容

意向锁兼容性

三、行级锁(Row Lock)

行级锁是InnoDB的核心特性,只锁定被访问的具体行,并发度最高。

3.1 行锁的两种基本类型

共享锁(S锁,Shared Lock)

-- ========== 场景:读取并确保数据不被修改 ==========
-- 会话A:加共享锁(允许其他事务读,阻塞写)
BEGIN;
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1 LOCK IN SHARE MODE;
-- MySQL 8.0也可使用:FOR SHARE

-- 会话B:可以加共享锁(兼容)
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1 LOCK IN SHARE MODE; -- ✅成功

-- 会话C:尝试修改(需要X锁,被阻塞)
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
-- 状态:Lock wait timeout exceeded

-- 会话D:查看行级锁等待
SELECT 
    r.object_schema, r.object_name, 
    r.thread_id AS waiting_thread,
    b.thread_id AS blocking_thread,
    r.lock_mode AS waiting_mode,
    b.lock_mode AS blocking_mode
FROM performance_schema.data_locks r
JOIN performance_schema.data_locks b 
    ON r.object_schema = b.object_schema 
    AND r.object_name = b.object_name
WHERE r.lock_status = 'WAITING' 
    AND b.lock_status = 'GRANTED';

排他锁(X锁,Exclusive Lock)

-- ========== 场景:修改数据(自动加X锁)==========
-- 会话A:加排他锁
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = 900 WHERE id = 1;
-- 自动对id=1的行加X锁

-- 或者显式加锁
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1 FOR UPDATE;

-- 会话B:任何锁请求都被阻塞
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1 FOR SHARE; -- ❌等待

-- 会话C:快照读(Snapshort Read)可以执行,基于MVCC
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1; -- ✅成功,读取undo log中的旧版本

3.2 行锁的算法实现

InnoDB实现了三种行锁算法:

1. 记录锁(Record Lock)

锁定索引记录本身。

-- 数据:id为主键,值为1, 3, 5, 7, 10
BEGIN;
SELECT * FROM accounts WHERE id = 5 FOR UPDATE;
-- 仅锁定id=5这一行(记录锁)

-- 验证:其他事务可操作id=3和id=7
-- 但不能操作id=5

2. 间隙锁(Gap Lock)

锁定索引记录之间的间隙,防止幻读。

-- ========== 间隙锁演示 ==========
-- 会话A:范围查询加间隙锁(REPEATABLE READ隔离级别下)
BEGIN;
SELECT * FROM accounts WHERE id > 3 AND id < 8 FOR UPDATE;
-- 锁定间隙:(3,5) 和 (5,7)

-- 会话B:尝试插入(被阻塞)
INSERT INTO accounts (id, user_id, balance) VALUES (4, 1004, 400);
-- ❌ Waiting for lock:id=4落在间隙(3,5)内

INSERT INTO accounts (id, user_id, balance) VALUES (6, 1006, 600);
-- ❌ Waiting for lock:id=6落在间隙(5,7)内

INSERT INTO accounts (id, user_id, balance) VALUES (2, 1002, 200);
-- ✅ 成功:id=2不在锁定范围

3. 临键锁(Next-Key Lock)

记录锁 + 间隙锁的组合,锁定范围左开右闭 (, ],是InnoDB的默认锁算法。

-- ========== 临键锁演示 ==========
-- 数据:id ∈ {1, 3, 5, 7, 10}
BEGIN;
SELECT * FROM accounts WHERE id = 5 FOR UPDATE;
-- 临键锁锁定:(3, 5] (前一个间隙到当前记录)

-- 其他事务:
UPDATE accounts SET balance = 500 WHERE id = 5; -- ❌被阻塞(记录锁)
INSERT INTO accounts (id, user_id, balance) VALUES (4, 1004, 400); -- ❌被阻塞(间隙锁,4在(3,5)内)

-- 但如果:
INSERT INTO accounts (id, user_id, balance) VALUES (6, 1006, 600); -- ✅可能成功(看具体索引结构)

注意:如果是唯一索引的等值查询且命中记录,临键锁会退化为记录锁以提高并发性。

3.3 行锁的实践示例

示例1:银行转账(死锁风险)

-- 会话A:A转给B 100元
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1; -- 锁id=1
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2; -- 锁id=2
COMMIT;

-- 会话B:B转给A 50元(同时进行)
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 50 WHERE id = 2;  -- 锁id=2
UPDATE accounts SET balance = balance + 50 WHERE id = 1;  -- ❌死锁!等待id=1
-- MySQL会检测到死锁,回滚其中一个事务(通常是修改行数少的)

解决方案:按固定顺序访问资源

-- 都按id从小到大排序
BEGIN;
-- 先处理id小的
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2;
COMMIT;

示例2:乐观锁(版本号控制)

-- 表结构添加version字段
ALTER TABLE accounts ADD COLUMN version INT DEFAULT 0;

-- 会话A:读取版本号
BEGIN;
SELECT balance, version FROM accounts WHERE id = 1;
-- 结果:balance=1000, version=1

-- 计算新余额并更新(带版本号检查)
UPDATE accounts 
SET balance = 900, version = version + 1 
WHERE id = 1 AND version = 1;
-- 如果影响行数=1,成功;=0,说明数据被其他事务修改

COMMIT;

示例3:无索引导致的锁升级(危险!)

-- name字段无索引
BEGIN;
SELECT * FROM accounts WHERE name = 'Alice' FOR UPDATE;
-- ❌危险!InnoDB无法通过索引定位,会扫描全表,对所有行加X锁!
-- 等同于表锁,并发归0

-- 查看实际加锁情况(MySQL 8.0)
SELECT 
    COUNT(*) as locked_rows,
    OBJECT_NAME,
    LOCK_MODE
FROM performance_schema.data_locks
WHERE ENGINE_TRANSACTION_ID = (SELECT trx_id FROM information_schema.innodb_trx 
                               WHERE trx_mysql_thread_id = CONNECTION_ID())
GROUP BY OBJECT_NAME, LOCK_MODE;
-- 结果:locked_rows可能等于全表总行数!

教训:务必确保WHERE条件使用索引!

四、三种锁的对比与选择

4.1 特性对比表

特性全局锁表级锁行级锁
锁定范围整个数据库实例单个表单行或间隙
并发度极低(只读)
存储引擎所有引擎MyISAM/InnoDB等仅InnoDB
手动控制FTWRL/UNLOCKLOCK TABLES/UNLOCK自动/SELECT ... FOR UPDATE
典型场景全库备份批量修改、DDL对DML影响高并发OLTP交易
死锁风险无(单点)高(需处理)
性能开销极高中等低(内存中锁结构)

4.2 锁的升级路径

-- MySQL的锁会按需升级,但通常不建议:

-- 1. 行锁升级为表锁(当没有索引时)
-- 自动发生,危险!

-- 2. 意向锁协调
-- 自动发生,无害

-- 3. 手动调整锁策略(MyISAM场景,不推荐)
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; -- 降低锁粒度
-- 或
LOCK TABLES t1 WRITE, t2 READ; -- 手动控制表锁

五、锁监控与排查实战

5.1 查看当前锁状态(MySQL 8.0推荐)

-- 查看所有锁(包括持有和等待)
SELECT 
    dl.ENGINE_TRANSACTION_ID as trx_id,
    dl.OBJECT_SCHEMA, 
    dl.OBJECT_NAME as table_name,
    dl.INDEX_NAME,
    dl.LOCK_TYPE,  -- TABLE or RECORD
    dl.LOCK_MODE,  -- S, X, IS, IX, GAP, NEXT-KEY等
    dl.LOCK_STATUS, -- GRANTED or WAITING
    dl.LOCK_DATA,  -- 锁定的具体值(如主键值)
    t.trx_mysql_thread_id as thread_id,
    t.trx_query
FROM performance_schema.data_locks dl
JOIN information_schema.innodb_trx t 
    ON dl.ENGINE_TRANSACTION_ID = t.trx_id
ORDER BY dl.ENGINE_TRANSACTION_ID, dl.OBJECT_NAME;

5.2 查看锁等待链

-- 谁阻塞了谁?
SELECT 
    w.trx_id AS waiting_trx_id,
    w.trx_mysql_thread_id AS waiting_thread,
    w.trx_query AS waiting_query,
    b.trx_id AS blocking_trx_id,
    b.trx_mysql_thread_id AS blocking_thread,
    b.trx_query AS blocking_query,
    TIMESTAMPDIFF(SECOND, w.trx_wait_started, NOW()) AS wait_seconds
FROM information_schema.innodb_trx w
JOIN performance_schema.data_lock_waits lw 
    ON w.trx_id = lw.REQUESTING_ENGINE_TRANSACTION_ID
JOIN information_schema.innodb_trx b 
    ON b.trx_id = lw.BLOCKING_ENGINE_TRANSACTION_ID
ORDER BY wait_seconds DESC;

5.3 死锁分析

-- 查看最近一次死锁信息
SHOW ENGINE INNODB STATUS\G
-- 关注:
-- - LATEST DETECTED DEADLOCK部分
-- - TRANSACTION部分显示持有的锁
-- - WAITING FOR部分显示等待的锁

-- 开启死锁日志持久化
SET GLOBAL innodb_print_all_deadlocks = ON;
-- 死锁信息会记录到error log,便于事后分析

5.4 长事务监控

-- 查找持有锁时间最长的事务(危险!)
SELECT 
    trx_id,
    trx_mysql_thread_id,
    trx_state,
    TIMESTAMPDIFF(SECOND, trx_started, NOW()) as trx_seconds,
    trx_tables_locked,
    trx_rows_locked,
    LEFT(trx_query, 100) as query_preview
FROM information_schema.innodb_trx
ORDER BY trx_seconds DESC
LIMIT 5;

-- 终止危险事务
KILL <trx_mysql_thread_id>;

六、最佳实践总结

✅ 应该做的

-- 1. 优先使用行级锁(确保InnoDB引擎和索引)
CREATE TABLE transactions (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    user_id INT,
    amount DECIMAL(10,2),
    INDEX idx_user_id (user_id)  -- 关键:加索引!
) ENGINE=InnoDB;

-- 2. 小事务原则:快速提交,减少锁持有时间
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
-- 不要在这里做复杂计算或调用外部API
COMMIT;

-- 3. 按固定顺序访问资源(避免死锁)
-- 所有事务都按id从小到大更新

-- 4. 使用乐观锁处理低冲突场景
UPDATE products SET stock = stock - 1, version = version + 1 
WHERE id = 1 AND version = 5;

❌ 不应该做的

-- 1. 不要在长事务中持有行锁
BEGIN;
SELECT * FROM accounts WHERE id = 1 FOR UPDATE;
-- 等待用户输入...(错误!)
COMMIT;

-- 2. 避免无索引的查询(会锁全表)
SELECT * FROM accounts WHERE create_time > '2023-01-01' FOR UPDATE;
-- 如果create_time无索引,将锁定全表!

-- 3. 谨慎使用显式表锁(除非MyISAM)
LOCK TABLES accounts WRITE;
-- 这会阻塞所有其他会话的访问,即使是简单的SELECT

-- 4. 避免在高并发时执行全局锁
FLUSH TABLES WITH READ LOCK; -- 生产环境慎用!

结语

理解MySQL的三层锁机制(全局锁-表级锁-行级锁)是数据库优化和高并发设计的基础:

掌握这些锁的特性和SQL表现,才能在实际开发中写出既安全又高效的代码。

相关系统变量调试

-- 锁等待超时时间(默认50秒)
SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_lock_wait_timeout';

-- 是否开启死锁检测(默认ON,不建议关闭)
SHOW VARIABLES LIKE 'innodb_deadlock_detect';

-- 事务隔离级别
SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';

到此这篇关于MySQL锁机制三部曲:全局锁、表级锁、行级锁深度解析与实战的文章就介绍到这了,更多相关MySQL 全局锁、表级锁、行级锁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!

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