数据库锁
1.数据库锁的种类
以 mysql innoDB 为例，数据库的锁有 排他锁，共享锁，意向锁，自增锁，间隙锁，锁的范围有包括，行锁，表锁 ，区间锁。
从应用研发的视角，我们需要关注的主要是 排他锁，共享锁，以及锁的范围。其他如意向锁，自增所，间隙锁是mysql 内部在处理某些逻辑是自己处理的锁。
平时还有提到的悲观锁，乐观锁，在数据库层面上没有这个锁的概念，如果要做简单映射，悲观锁可以映射成排他锁，乐观锁是由应用层面保障的，和 DB 的锁概念无关。
排他锁
2.1. 介绍
排他锁是应用研发中用的最多的数据库锁了，收单、支付、金融，几乎任何一个系统都会使用到排他锁。
我们平常锁说的加锁，悲观锁，说的也就是数据库中的排他锁，排他锁也称为 X 锁（共享锁是 S 锁）如
<operation name="lock" paramtype="primitive" multiplicity="one" rawsql="true"><sql><![CDATA[select xxx from table where id = ? for update]]></sql>
</operation>
select * from table where ? for update 会对于一条记录 / 一个区间 / 整表进行加锁。
在加锁之前，必须要开启事务，只有在事务中的 for update 语句才是有效的，对于一个事务，如果成功的获取了锁，那意味其他事务无法对于这条记录记录进行加排他锁、共享锁，无法更新，删除操作。不过可以做无锁查询。
所以如收单对于 iaqc_base 进行加锁之后，正常没有 for update 的查询是依旧可以进行的。
2.2. 使用场景
排他锁的使用场景在于，保证一张表的一致性，举例说明，以账务为例，用户A余额有 200 块，用户A支付了100块，余额 -100，与此同时，用户B给用户A转账50块，余额 +50，期望用户余额是 200 - 100 + 50 = 150。
期望是
如果在没有锁的情况下，结果是不确定的，可能是 250元，可能是 100元，也可能是 150 元。
| 事务1 用户支付 100 元，余额 -100 | 线程3 用户收到转账 50 元，余额 + 50 |
|---|---|
| select * from account where user = A返回用户余额为 200 元 | |
| 判断余额是否足够，内存计算 200 - 100 = 100 | select * from account where user = A返回用户余额为 200 元 |
| update account set balance = 100 where user = A更新余额为 100 元 | 内存计算 200 + 50 = 250 |
| commit; | update account set balance = 250 where user = A更新余额为 250 元 |
| commit; |
如果增加了悲观锁，可以保证结果的一致性。
| 事务1 用户支付 100 元，余额 -100 | 线程3 用户收到转账 50 元，余额 + 50 |
|---|---|
| select * from account where user = A for update返回用户余额为 200 元 | |
| 判断余额是否足够，内存计算 200 - 100 = 100 | select * from account where user = A for update |
| update account set balance = 100 where user = A更新余额为 100 元 | 等待 |
| commit; | 等待 |
| 返回用户余额为 100 元 | |
| 内存计算 100 + 50 = 150 | |
| update account set balance = 150 where user = A更新余额为 150 元 | |
| commit; |
悲观锁除了这个案例意外，在收单，支付等各种系统中都有使用，比如
- 收单：一个用户创建了一笔单据，进行了支付，支付回执比较慢，用户等的不耐烦了，关闭了订单。
- 支付：用户某一时刻对于一笔订单发起了多次退款
3.共享锁
3.1. 介绍
共享锁，S 锁，相对于悲观锁来说，是低一级的锁，若有事务对于某一条数据加了共享锁后，其他事务依旧可以增加共享锁，但是不能增加排他锁。
select * from table lock in share mode
| 共享锁（S） | 排它锁（X） | |
|---|---|---|
| 共享锁（S） | 允许 | 不允许 |
| 排它锁（X） | 不允许 | 不允许 |
3.2. 使用场景
共享锁的使用场景不多，在蚂蚁我没有找到使用共享锁的代码，只要是数据修改都是排他锁。
在 mysql 的官方文档中，排他锁是用来保证一张表中数据的一致性的，那共享锁是用来保证主从表的一致性的，举例：有用户表和用户联系人表，我们可以认为用户表示主表，联系人表示从表，在写入联系人的时候需要对用户表进行加锁，以免在写入的时候，联系人主记录被删除了。（在 ipay 用的排他锁）
这里排他锁和共享锁最大的区别在于如果对于用户表加的是排他锁，表示同一时刻只能一个事务写入联系人表，如果是共享锁，则同时可以多个事务写入联系人表。
共享锁案例：用户张三写入联系人李四和王五的两条记录。
| 事务1 写入联系人 李四 | 写入联系人王五 | 删除用户张三 |
|---|---|---|
| select * from user lock in share mode where user id = ‘张三’ | select * from user lock in share mode where user id = ‘张三’ | delete from user where user_id = ‘张三’ |
| insert into user_relation values(‘李四’) | insert into user_relation values(‘王五’) | 等待 |
| commit; | commit; | 等待 |
| commit; |
3.3. 共享锁升级导致死锁
3.3.1. 共享锁升级
共享锁前面提到主要的使用场景在保持主表和从表之间的一致性，所以不建议在获得共享锁之后对于获得锁的数据进行更新操作，如果有更新操作的话，共享锁会升级成排他锁，可能会导致死锁。
3.3.2. 共享锁升级导致死锁
因为共享锁是可能会被多个事务同时获得的，如果在获得之后同时进行 update 则会产生死锁，举例：
2个事务同事获得用户余额的共享锁，并且进行金额操作
| 事务1 用户支付 100 元，余额 -100 | 线程3 用户支付 50 元，余额 -50 |
|---|---|
| select * from account where ? lock in share mode返回用户余额为 200 元 | |
| 判断余额是否足够，内存计算 200 - 100 = 100 | select * from account where ? lock in share mode返回用户余额为 200 元 |
| update account set balance = 100 where user = A更新余额为 100 元 | 判断余额是否足够，内存计算 200 - 100 = 100 |
| 尝试锁升级成排他锁 等待事务 T2 共享锁释放 | update account set balance = 150 where user = A更新余额为 100 元 |
| 等待 | 尝试锁升级成排他锁 等待事务 T1 释放 |
| 等待 | 检测出死锁，事务失败，roll back |
| 获得锁成功，更新成功 | |
| commit |
3. 意向锁
意向锁 intention lock，分为 IS 共享意向锁 和 IX 排他意向锁。意向锁表示该表中有某一条记录被锁了，如果某条记录被加了排他锁，则该表上有 IX 锁，如果某条记录被加了共享锁，则该表上有 IS 锁，需要注意，意向锁是表级别的锁。
3.1. 意向锁要解决的问题
因为mysql 支持行锁和表锁，假设一张表中有一条记录被 T1 事务加了排他锁，T2 事务来加表锁的时候，应该是被阻塞。如果没有意向锁的情况下，mysql 需要循环该表的每一条记录，判断是否有加锁，最后才能得出能否加表锁，这个效率非常低。所以就有了意向锁。
当某一条记录被加锁的时候，会在表上先加意向锁，代表这个表中的某条记录被加锁了，那当其他事务来对表进行加锁的时候，只需要判断表上是否有意向锁，就可以判断出是否可以对表进行加锁。
3.2. 意向锁的互斥性
| 意向锁的互斥性 | IX 意向排他锁 | IS 意向共享锁 |
|---|---|---|
| IX 意向排他锁 | 兼容 | 兼容 |
| IS 意向共享锁 | 兼容 | 兼容 |
因为意向锁是代表这个表中的记录是否有增加排他锁和共享锁，所以对于意向锁之间是不会互斥的。
举例：
-- 在 user 表上增加 IX 锁 意向排他锁
-- 在 1 的聚簇索引上增加 X锁 排他锁
select * from user where id = 1 for update-- 在 user 表上增加 IX 锁 意向排他锁
-- 在 2 的聚簇索引上增加 X锁 排他锁
select * from user where id = 2 for update
| 意向锁的互斥性 | IX 意向排他锁 | IS 意向共享锁 |
|---|---|---|
| X 排他锁 表级别 | 阻塞 | 阻塞 |
| S 共享锁 表级别 | 阻塞 | 兼容 |
4. 间隙锁
4.1. 介绍
间隙锁，主要是解决 mysql 在可重复读的级别下部分幻读的问题。
间隙锁在范围查询加锁，或者查询不存在值加锁的时候会使用，用于锁定一定范围内的数据，防止其他事务写入，以来解决幻读的问题。
4.2. 间隙锁解决幻读原理
场景：假设有如下数据
| 1 | 100 | 105 | 110 | 120 | 200 |
|---|---|---|---|---|---|
当我们开启事务 T1 执行 sql select * from table where id = 102 for update; 的时候，如果没有间隙锁，此事务不会加锁，如果此时 T2 事务写入了 id = 102 数据，T1 可能会出现如下问题
- 在写入同样的 id 会出现主键冲突（但是之前明明查过了没有数据）
- 在T2事务提交之后，再次执行查询会查到数据
这些都是幻读的体现。
mysql 默认在可重复读下通过间隙锁解决了这个问题，当执行上述 sql 时，会对 102 这个间隙加锁，加锁是左开右闭，为 (100, 105] (新版本的mysql 好像优化了这个细节，是左开右开，即 (100, 105) ) . 加了区间锁之后，其他的事务则无法写入或者修改这个区间之内的数据。举例：
在我们执行 select * from table where id = 102 for update; 之后，查看数据库中的锁，产生间隙锁，这个时候锁的范围 (100, 105)
产生间隙锁之后，我们期望是 (100, 105)，所以 100 和 105 不会加锁，范围内的会加锁，下面的例子操作了 105 的 update 和 103 的写入，可以看到 105 的 update 可以成功，103 的写入会阻塞。
5. 自增锁
5.1. 介绍
自增锁是一种特殊的表级别锁（table-level lock），专门针对事务插入AUTO_INCREMENT 自增类型的列。最简单的情况，如果一个事务正在往表中插入记录，所有其他事务的插入必须等待，以便第一个事务插入的行，是连续的主键值。
自增锁的分配有传统模式，连续模式，和交叉模式
5.2. 自增锁可能不连续的情况
举例：有 user 表，有2个字段，1. id 自增列 2. name varchar
| 事务1 | 事务2 |
|---|---|
| begin; | |
| insert into user values (‘A’); | begin; |
| select * from user; | id | name|| 1 | A | | insert into user values (‘B’); |
| insert into user values (‘C’); | comit; |
| select * from user; | id | name || 1 | A || 3 | C | | |
| commit; | |
| select * from user;| id | name | | 1 | A || 2 | B || 3 | C | | select * from user;| id | name | | 1 | A || 2 | B || 3 | C | |
6.行级锁
行级锁是一种排他锁，防止其他事务修改此行；在使用以下语句时，Oracle 会自动应用行级锁：
- INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT … FOR UPDATE [OF columns] [WAIT n | NOWAIT];
- SELECT … FOR UPDATE 语句允许用户一次锁定多条记录进行更新
- 使用 COMMIT 或 ROLLBACK 语句释放锁。
7.表级锁
表示对当前操作的整张表加锁，它实现简单，资源消耗较少，被大部分 MySQL 引擎支持。最常使用的 MYISAM 与 INNODB 都支持表级锁定。表级锁定分为表共享读锁（共享锁）与表独占写锁（排他锁）。
8.页级锁
页级锁是 MySQL 中锁定粒度介于行级锁和表级锁中间的一种锁。表级锁速度快，但冲突多，行级冲突少，但速度慢。所以取了折衷的页级，一次锁定相邻的一组记录。BDB 支持页级锁
