（6）MySQL进阶篇SQL优化（MyISAM锁）

1.MySQL锁概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。在数据库中，除传统的计算资源 （如 CPU、RAM、I/O 等）的抢占以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数 据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。

2.MySQL锁特性

相对其他数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制，归纳表格如下：

存储引擎          锁类型	MyISAM	MEMORY	InnoDB	BDB
表级锁（table-level locking）	√	√	√	√
页面锁（page-level locking）				√
行级锁（row-level locking）			√

注：InnoDB存储引擎但默认情况下是采用行级锁。
MySQL这3种锁的特性可大致归纳如下：
●表级锁：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。
●行级锁：开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。
●页面锁：开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般。
从上述特点可见，很难笼统地说哪种锁更好，只能就具体应用程序的特点来说哪种锁更合适！仅从锁的角度来说：表级锁更适合于以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用程序，如Web应用程序；而行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有并发查询的应用程序，如一些在线事务处理（OLTP）系统。接下来锁内容将重点介绍MySQL表锁和InnoDB行锁的问题，由于BDB已经被InnoDB取代，已经成为历史，在此就不做进一步的讨论了。

3.MyISAM表锁

MyISAM存储引擎只支持表锁，这也是MySQL开始几个版本中唯一支持的锁类型。随着应用程序对事务完整性和并发性要求的不断提高，MySQL才开始开发基于事务的存储引擎，后来慢慢出现了支持页锁的BDB存储引擎和支持行锁的InnoDB存储引擎（InnoDB实际是单独的一个公司，后面被Oracle公司收购了）。但是MyISAM的表锁依然是使用最为广泛的锁类型。

3.1查询表级锁争用情况

可以通过检查table_locks_waited和table_locks_immediate状态变量来分析系统上的表锁定争夺：

SHOW STATUS LIKE '%Table_locks%';

●Table_locks_immediate：表示立即释放表锁数。
●Table_locks_waited：表示需要等待的表锁数。
如果Table_locks_waited的值比较高，则说明存在着较严重的表级锁争用情况。如果Table_locks_immediate / Table_locks_waited > 5000，最好采用InnoDB引擎，因为InnoDB是行锁而MyISAM是表锁，对于高并发写入的应用程序InnoDB效果会好些。

3.2MySQL表级锁的锁模式

MySQL的表级锁有两种模式：表共享读锁（Table Read Lock）和表独占写锁（Table Write Lock）。
因为8.0版本以上MySQL创建表类型（储存引擎）默认是InnoDB类型（通过以下命令可以看到）：

SHOW ENGINES;

所以下面例子中我们需要把创建的表类型转换为MyISAM类型方便测试，首先创建两个结构一样的goods_test、goods_test_tmp测试表，方便测试：

CREATE TABLE `goods_test`  (
  `ID` int NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增ID',
  `Name` varchar(100) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NOT NULL COMMENT '名称',
  PRIMARY KEY (`ID`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_0900_ai_ci ROW_FORMAT = Dynamic;
..............

然后把goods_test、goods_test_tmp表从InnoDB转换为MyISAM表类型：

ALTER TABLE goods_test ENGINE=MyISAM;
ALTER TABLE goods_test_tmp ENGINE=MyISAM;

再查看下goods_test、goods_test_tmp表类型：

SHOW TABLE STATUS LIKE 'goods_test';

SHOW TABLE STATUS LIKE 'goods_test_tmp';

MyISAM在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接用LOCK TABLE命令给MyISAM表显式加锁。在以下的示例中，显式加锁基本上都是为了方便演示而已，并非必须如此的。

3.2.1MyISAM存储引擎的写阻塞读例子

session_1	session_2
LOCK TABLE goods_test WRITE > OK > 时间: 0.006s 获取表goods_test的WRITE锁定
SELECT * FROM goods_test WHERE ID=1 等待（阻塞）...	SELECT * FROM goods_test WHERE ID=1 等待（阻塞）...
SELECT * FROM goods_test_tmp WHERE ID=1 > 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES > 时间: 0.004s	SELECT * FROM goods_test_tmp WHERE ID=1 > OK > 时间: 0.003s
INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('小米') > Affected rows: 1 > 时间: 0.005s	INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('苹果') 等待（阻塞）...
INSERT INTO goods_test_tmp (`Name`) VALUES ('华为') > 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES > 时间: 0.005s	INSERT INTO goods_test_tmp (`Name`) VALUES ('华为') > Affected rows: 1 > 时间: 0.005s
UPDATE goods_test SET `Name`='华为' WHERE ID=1 > Affected rows: 1 > 时间: 0.006s	UPDATE goods_test SET `Name`='小米' WHERE ID=1 等待（阻塞）...
UPDATE goods_test_tmp SET `Name`='小米' WHERE ID=1 > 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES > 时间: 0.015s	UPDATE goods_test_tmp SET `Name`='华为' WHERE ID=1 > Affected rows: 1 > 时间: 0.003s
UNLOCK TABLES > OK > 时间: 0.003s 释放锁	SQL全部执行成功

从上述例子可见，对MyISAM表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；MyISAM表的读操作与写操作之间，以及写操作之间是串行的！当一个线程获得对一个表的写锁后，只有持有锁的线程可以对表进行更新操作。其他线程的读、写操作都会等待，直到锁被释放为止，再来看看以下语句：

LOCK TABLE goods_stock READ LOCAL, goods_stock_price READ LOCAL; 

注：LOCK TABLES语句后面加了“LOCAL”选项，其作用就是在满足MyISAM表并发插入条件的情况下，允许其他用户在表尾并发插入记录。

3.2.2MyISAM存储引擎的读阻塞写例子

session_1	session_2
LOCK TABLE goods_test READ > OK > 时间: 0.007s 获得表goods_test的READ锁定
SELECT * FROM goods_test WHERE ID=1 > OK > 时间: 0.005s	SELECT * FROM goods_test WHERE ID=1 > OK > 时间: 0.003s
SELECT * FROM goods_test_tmp WHERE ID=1 > 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES > 时间: 0.003s	SELECT * FROM goods_test_tmp WHERE ID=1 > OK > 时间: 0.062s
INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('小米') > 1099 - Table 'goods_test' was locked with a READ lock and can't be updated > 时间: 0.005s	INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('苹果') 等待（阻塞）...
INSERT INTO goods_test_tmp (`Name`) VALUES ('华为') > 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES > 时间: 0.003s	INSERT INTO goods_test_tmp (`Name`) VALUES ('华为') > Affected rows: 1 > 时间: 0.007s
UPDATE goods_test SET `Name`='华为' WHERE ID=1 > 1099 - Table 'goods_test' was locked with a READ lock and can't be updated > 时间: 0.003s	UPDATE goods_test SET `Name`='小米' WHERE ID=1; 等待（阻塞）...
UPDATE goods_test_tmp SET `Name`='小米' WHERE ID=1 > 1100 - Table 'goods_test_tmp' was not locked with LOCK TABLES > 时间: 0.003s	UPDATE goods_test_tmp SET `Name`='华为' WHERE ID=1 > Affected rows: 1 > 时间: 0.003s
UNLOCK TABLES > OK > 时间: 0.004s 释放锁	SQL全部执行成功

从上述例子可见，对MyISAM表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求。其实，在自动加锁的情况下也基本如此，MyISAM总是一次获得SQL语句所需要的全部锁。这也正是MyISAM表不会出现死锁（Deadlock Free）的原因。
注：还有一点，当使用LOCK TABLES时，不仅需要一次锁定用到的所有表，而且，同一个表在SQL语句中出现多少次，就要通过与SQL语句中相同的别名锁定多少次，否则也会出错！举例如下：
●对goods_test表获得读锁：

LOCK TABLE goods_test READ;

●但是通过别名（AS [tableName]）访问会提示错误：

SELECT a.ID,a.`Name` FROM goods_test AS a JOIN goods_test AS b ON a.ID=b.ID
> 1100 - Table 'a' was not locked with LOCK TABLES
> 时间: 0.017s

●需要对别名分别锁定：

LOCK TABLE goods_test AS a READ,goods_test AS b READ
> OK
> 时间: 0.006s

●按照别名的查询可以正确执行：

SELECT a.ID,a.`Name` FROM goods_test AS a JOIN goods_test AS b ON a.ID=b.ID
> OK
> 时间: 0.004s

3.2.3 MyISAM存储引擎的读写（并发插入（Concurrent Inserts））并发例子

上小节提到过MyISAM表的读和写是串行的，但这是就总体而言的。在一定条件下，MyISAM表也支持查询和插入操作的并发进行。 MyISAM存储引擎有一个系统变量concurrent_insert，专门用以控制其并发插入的行为，其值分别可以为0、1或2。
●当concurrent_insert设置为0时，不允许并发插入。
●当concurrent_insert设置为1时，如果MyISAM表中没有空洞（即表的中间没有被删除的行），MyISAM允许在一个进程读表的同时，另一个进程从表尾插入记录。这也是MySQL的默认设置。
●当concurrent_insert设置为2时，无论MyISAM表中有没有空洞，都允许在表尾并发插入记录。
请看以下例子：

session_1	session_2
LOCK TABLE goods_test READ LOCAL > OK > 时间: 0.008s 获得表goods_test的READ LOCAL锁定
INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('小米') > 1099 - Table 'goods_test' was locked with a READ lock and can't be updated > 时间: 0.009s	INSERT INTO goods_test (`Name`) VALUES ('苹果') > Affected rows: 1 > 时间: 0.006s
UPDATE goods_test SET `Name`='华为' WHERE ID=1 > 1099 - Table 'goods_test' was locked with a READ lock and can't be updated > 时间: 0.104s	UPDATE goods_test SET `Name`='小米' WHERE ID=1 等待（阻塞）...
当前session不能访问其他session插入的记录： SELECT * FROM goods_test >	SELECT * FROM goods_test >苹果
UNLOCK TABLES > OK > 时间: 0.05s 释放锁	UPDATE goods_test SET `Name`='小米' WHERE ID=1 > Affected rows: 1 > 时间: 0.071s
当前session解锁后可以获得其他session插入的记录： SELECT * FROM goods_test >苹果

可以利用MyISAM存储引擎的并发插入特性，来解决应用程序中对同一表查询和插入的锁争用。例如，将concurrent_insert系统变量设为2，总是允许并发插入；同时，通过定期在系统空闲时段执行OPTIMIZE TABLE语句来整理空间碎片，收回因删除记录而产生的中间空洞。有关OPTIMIZE TABLE语句的详细介绍，可以参见第三章“MySQL进阶篇SQL优化（索引）”里面“定期优化表”5.2小节的内容。

3.3 MyISAM的锁调度

前面讲过，MyISAM存储引擎的读锁和写锁是互斥的，读写操作是串行的。那么，一个进程请求某个MyISAM表的读锁，同时另一个进程也请求同一表的写锁，MySQL如何处理呢？
答案是写进程先获得锁。不仅如此，即使读请求先到锁等待队列，写请求后到，写锁也会插到读锁请求之前！这是因为MySQL认为写请求一般比读请求要重要。这也正是MyISAM表不太适合于有大量更新操作和查询操作应用的原因，因为，大量的更新操作会造成查询操作很难获得读锁，从而可能永远阻塞。这种情况有时可能会变得非常糟糕！幸好我们可以通过一些设置来调节MyISAM的调度行为：
●通过指定启动参数low-priority-updates，使MyISAM引擎默认给予读请求以优先的权利。
●通过执行命令SET LOW_PRIORITY_UPDATES=1，使该连接发出的更新请求优先级降低。
●通过指定INSERT、UPDATE、DELETE语句的LOW_PRIORITY属性，降低该语句的优先级。
虽然上面三种方法都是要么更新优先，要么查询优先的方法，但还是可以用其来解决查询相对重要的应用程序（如用户登录系统）中读锁等待严重的问题。
另外，MySQL也提供了一种折中的办法来调节读写冲突，即给系统参数max_write_lock_count设置一个合适的值，当一个表的读锁达到这个值后，MySQL就暂时将写请求的优先级降低，给读进程一定获得锁的机会。
上面已经讨论了写优先调度机制带来的问题和解决办法。这里还要强调一点：一些需要长时间运行的查询操作，也会使写进程“饿死”！因此，应用程序中应尽量避免出现长时间运行的查询操作，不要总想用一条SELECT语句来解决问题，因为这种看似巧妙的SQL语句，往往比较复杂，执行时间较长，在可能的情况下可以通过使用中间表等措施对SQL语句做一定的“分解”，使每一步查询都能在较短时间完成，从而减少锁冲突。如果复杂查询不可避免，应尽量安排在数据库空闲时段执行，比如一些定期统计可以安排在夜间执行。

参考文献：
深入浅出MySQL大全