加锁原理及优化（下）：案例驱动解读，化繁为简破死局

2023-09-10 22:36:31

洞悉加锁机理，消除锁之痛

在系列文章的上篇中，我们对数据库锁的本质、分类和加锁操作进行了全方位的剖析。如今，让我们将目光转向实践领域，透过案例的棱镜，细致地解开无索引修改间隙锁、非唯一索引上存在"等值"以及令人头疼的死锁问题，以期在加锁的优化策略上更进一步。

一、无索引修改间隙锁：细微之处见真章

数据库在对数据进行修改时，通常会对相关的记录进行加锁，以保证并发操作的一致性。而当表中没有相关记录时，数据库会对该记录所在的数据页或索引页进行加锁，即所谓的间隙锁。

-- 场景一：无索引修改间隙锁的简单演示
-- 表结构：
CREATE TABLE `test` (
  `id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` VARCHAR(255) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
);
-- 插入数据
INSERT INTO `test` (`name`) VALUES ('张三');
-- 查询数据（未加锁）
SELECT * FROM `test` WHERE `id` = 2;
-- 修改数据（加锁）
UPDATE `test` SET `name` = '李四' WHERE `id` = 2;
-- 再查询数据（释放锁）
SELECT * FROM `test` WHERE `id` = 2;

上述代码演示了无索引修改间隙锁的典型场景。当执行SELECT * FROM test WHERE id = 2;时，数据库并不会加锁，因为表中不存在id为2的记录。当执行UPDATE test SET name = '李四' WHERE id = 2;时，数据库会对该记录所在的数据页进行加锁，以确保该记录在更新过程中不被其他事务修改。最后执行SELECT * FROM test WHERE id = 2;时，数据库会释放锁，其他事务即可访问该记录。

然而，间隙锁也存在着潜在的性能隐患。当表中没有相关记录时，数据库会对该记录所在的数据页进行加锁，这可能会导致其他事务无法访问该数据页上的其他记录。例如，如果数据页上还有其他记录需要更新，那么这些更新操作就必须等待间隙锁释放后才能执行。

二、非唯一索引上存在"等值"的情况：打破思维定势

当表中存在非唯一索引时，如果对索引列进行等值查询，数据库同样会对匹配的记录进行加锁。值得注意的是，这种情况下，数据库并不会对所有匹配的记录进行加锁，而是只对第一条匹配的记录进行加锁。

-- 场景二：非唯一索引上存在"等值"的加锁演示
-- 表结构：
CREATE TABLE `test` (
  `id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` VARCHAR(255) NOT NULL,
  `age` INT NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  INDEX `idx_name` (`name`)
);
-- 插入数据
INSERT INTO `test` (`name`, `age`) VALUES ('张三', 20);
INSERT INTO `test` (`name`, `age`) VALUES ('张三', 21);
-- 查询数据（加锁）
SELECT * FROM `test` WHERE `name` = '张三';
-- 修改数据（加锁）
UPDATE `test` SET `age` = 22 WHERE `name` = '张三';
-- 再查询数据（释放锁）
SELECT * FROM `test` WHERE `name` = '张三';

上述代码演示了非唯一索引上存在"等值"的情况下的加锁方式。当执行SELECT * FROM test WHERE name = '张三';时，数据库会对第一个匹配的记录进行加锁。而当执行UPDATE test SET age = 22 WHERE name = '张三';时，数据库只会对第一个匹配的记录进行加锁，而不会对第二个匹配的记录进行加锁。

这种情况下的加锁方式可能会导致一些问题。例如，如果两个事务同时对同一个非唯一索引列进行等值查询，那么这两个事务都会对第一条匹配的记录进行加锁。这可能会导致死锁问题。

三、死锁问题：化繁为简破死局

死锁是并发控制中一个常见的问题。当两个或多个事务互相等待对方释放锁时，就会发生死锁。死锁通常会导致整个系统陷入僵局，需要人为介入才能解决。

-- 场景三：死锁问题的简单演示
-- 表结构：
CREATE TABLE `test` (
  `id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` VARCHAR(255) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
);
-- 插入数据
INSERT INTO `test` (`name`) VALUES ('张三');
INSERT INTO `test` (`name`) VALUES ('李四');
-- 事务一
START TRANSACTION;
SELECT * FROM `test` WHERE `name` = '张三' FOR UPDATE;
-- 事务二
START TRANSACTION;
SELECT * FROM `test` WHERE `name` = '李四' FOR UPDATE;
-- 事务一
UPDATE `test` SET `name` = '李四' WHERE `name` = '张三';
-- 事务二
UPDATE `test` SET `name` = '张三' WHERE `name` = '李四';
-- 等待死锁超时