2024-11-22发表Database / SQL / MySQL5 分钟读完 (大约707个字)

InnoDB如何引擎通过Next-Key Lock部分解决幻读

1. 幻读问题概述

幻读是数据库并发事务中最棘手的一类问题。它指在同一事务内，连续执行两次相同的查询语句，第二次查询所返回的结果集与第一次查询的结果集不同。具体表现为：新增了符合查询条件的行。

示例场景

-- 事务A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE age BETWEEN 20 AND 30;

-- 此时事务B插入了一条新记录
INSERT INTO users (name, age) VALUES ('NewUser', 25);

-- 事务A再次查询
SELECT * FROM users WHERE age BETWEEN 20 AND 30;
-- 发现多了一条记录，即"幻读"

2. Next-Key Lock原理

Next-Key Lock是InnoDB引擎用于解决幻读的关键机制，它结合了**间隙锁(Gap Lock)和记录锁(Record Lock)**的特性。

加锁范围

Next-Key Lock实际上是一个左开右闭区间的锁：

锁定当前记录
锁定记录前面的间隙

加锁示意图

1 2	间隙锁: (10] (20] (30] 记录锁: 10 20 30

%%{init: {'theme': 'base', 'themeVariables': { 'primaryColor': '#F4D03F', 'primaryTextColor': '#000', 'primaryBorderColor': '#666'}}}%%
stateDiagram-v2
    direction LR
    state "记录锁 (Record Lock)" as RL
    state "间隙锁 (Gap Lock)" as GL
    state "Next-Key Lock" as NKL
    
    note right of NKL
      左开右闭区间锁定
      防止记录插入和修改
    end note
    
    NKL --> RL : 锁定具体记录
    NKL --> GL : 锁定记录间隙

3. 工作机制详解

3.1 锁定策略

记录锁：精确锁定已存在的记录
间隙锁：锁定记录之间的间隙
Next-Key Lock：记录锁 + 间隙锁的组合

3.2 加锁流程

1 2	-- 查询语句 SELECT * FROM users WHERE age BETWEEN 20 AND 30 FOR UPDATE;

InnoDB会锁定：

所有age在20到30之间的记录
20之前的间隙
30之后的间隙

sequenceDiagram
    participant A as 事务A
    participant DB as InnoDB存储引擎
    participant B as 并发事务B

    A->>DB: SELECT * FROM users WHERE age BETWEEN 20 AND 30 FOR UPDATE
    DB->>DB: 创建Next-Key Lock
    DB-->>A: 锁定符合条件记录和间隙
    
    B->>DB: 尝试插入age=25的新记录
    DB-->>B: 插入被阻塞
    
    A->>DB: 提交事务
    DB->>B: 解除锁定，允许插入

4. 具体实现

4.1 间隙锁阻止插入

在(10, 20)间隙：阻止插入11-19的记录
在(20, 30)间隙：阻止插入21-29的记录

4.2 记录锁保护已有记录

锁定20、30等具体记录，防止其被修改

5. 性能与一致性的权衡

Next-Key Lock通过牺牲少量并发性能，换取了更强的事务隔离级别。

性能开销

加锁范围更大
并发度略有下降
但有效防止幻读

6. 实践建议

尽量缩小锁定范围
选择合适的事务隔离级别
使用乐观锁或版本控制

结论

Next-Key Lock是InnoDB引擎解决幻读问题的有效机制，它通过精细的锁定策略，在记录和间隙间构建了一道严密的一致性防线。

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