select for update行锁or表锁,20个场景分析,还真得看情况
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2023-01-16 19:50
背景
看到许多写select for update是行锁还是表锁的文章，但每篇文章的结论好像都不太一样。同时，是行锁还是表锁的问题直接影响着系统的性能，所以特意为大家调研一番，也就有了本篇文章，一共为大家汇总验证了20个场景下的结论。
对于软件或框架来说，特别是在有大版本更新的情况下，脱离了具体版本的结论往往是无意义的。针对这个问题，网络上之所以有多个版本的答案，最主要的原因就是脱离MySQL的版本以及事务隔离级别。
本文就基于两个MySQL版本（5.7.x、8.0.x）、两种常见事务隔离级别（读已提交、可重复读）来逐一验证。总共有四大类情况，20个小场景。最后，再给大家汇总一个结论性的验证结果。大家可以收藏，已备用到时查阅对照。
通过阅读本文，你不仅能能够学到相关的结论，同时也提供了一套科学的实验方法论，个人觉得后者对大家来说更为重要。
环境准备
在验证之前，我们先准备好具体的环境和数据。
建表语句：
CREATE TABLE `user` (
`id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`user_no` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT '用户编号',
`user_name` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT '用户名',
`age` int(3) DEFAULT NULL COMMENT '年龄',
`address` varchar(128) DEFAULT NULL COMMENT '地址',
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `un_idx_user_no` (`user_no`),
KEY `idx_user_name` (`user_name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
初始化数据：
insert into user values(null,'0001','user01',18,'北京');
insert into user values(null,'0002','user02',19,'上海');
insert into user values(null,'0003','user03',20,'广州');
insert into user values(null,'0004','user04',21,'深圳');
insert into user values(null,'0005','user05',22,'杭州');
数据库版本：
版本一：
>select @@version;
5.7.22
版本二：
>select @@version;
8.0.18
查询数据事务隔离级别：
>select @@transaction_isolation;
REPEATABLE-READ
MySQL innodb支持的四种事务隔离级别：
- READ_UNCOMMITTED：读未提交；
- READ_COMMITTED：读已提交，后文简称为RC；
- REPEATABLE_READ：可重复读，MySQL默认的事务隔离级别。后文简称为RR；
- SERIALIZABLE：串行读；
设置全局隔离级别：
set global transaction isolation level REPEATABLE READ;
set global transaction isolation level READ COMMITTED;
设置会话隔离级别：
set session transaction isolation level REPEATABLE READ;
set session transaction isolation level READ COMMITTED;
关闭自动提交：
> set @@autocommit=0; //设置自动提交关闭
在执行完锁语句之后，可执行commit命令进行事务提交。
commit;
准备完以上数据，便可以开始每一个场景的验证了。每个场景都起了一个编号，比如：V5.x-RR-主键，表示在MySQL 5.7.x，事务隔离级别为RR（可重复读），条件字段为主键的场景下进行的实验。
场景1.1：V5.x-RR-主键
操作：使用主键ID作为条件查询，然后新开启一个事务去更新数据。
分析思路：一，如果更新数据被阻塞，则说明加锁成功；二，如果更新其他数据成功，则说明是行锁，如果更新其他数据失败则说明是表锁。三，部分场景会测试插入操作；后续所有操作基本雷同。
执行悲观锁查询：
select * from user where id = 1 for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
在此场景下，来看一下数据库加的什么锁。
当第二条语句被阻塞时，执行查看锁信息语句：
SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;
注意，必须是正在执行第二条语句，且第二条语句处于阻塞状态下，上述语句才能查询到数据。
查询结果如下：
锁信息第二条记录为for update锁表语句，第一条记录为单纯的update语句。可以看出，此场景下，lock_mode为X，lock_type为RECORD，lock_data为1。
lock_mode为X（排他锁）：即写锁，允许获得排他锁的事务更新数据，阻止其他事务取得相同数据集的共享读锁和排他写锁。
lock_type为RECORD，说是是行级锁，lock_data表示锁定了1条记录。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
结论：当查询条件为主键时，select for update为行级锁。
当我们执行完一个场景之后，我们需要执行commit命令将当前事物提交。
场景1.2：V5.x-RR-唯一索引
执行悲观锁操作：
select * from user where user_no = '0001' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查询锁信息，同场景一的主键一致。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
结论：当查询条件为唯一索引时，select for update为行级锁。
场景1.3：V5.x-RR-普通索引
执行悲观锁操作：
select * from user where user_name = 'user01' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查询锁信息：
锁信息
此时，锁类型不仅仅是X排他锁，同时还添加了GAP（间隙锁），也就是说针对数据添加了排他间隙锁。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
此时再进行一笔插入操作：
insert into user values(null,'0006','user05',23,'重庆');
执行成功。
由于存在了间隙锁，再执行一笔user_name与查询条件相同的插入操作：
insert into user values(null,'0008','user01',24,'成都');
执行阻塞，说明此时有排他间隙锁的存在。
结论：当查询条件为普通索引时，select for update为行级锁，同时会有排他间隙锁存在，当插入数据满足锁语句查询条件（相等、范围等）时，会发生阻塞。
场景1.4：V5.x-RR-无索引
执行悲观锁操作：
select * from user where address = '北京' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行被阻塞。
此时查询锁表信息展示如下：
锁信息
这里比较奇怪是lock_type，很明显，上述锁操作已经锁住了整张表，但lock_type依旧为RECORD。出处暂时有些费解。
结论：当查询条件无索引时，select for update为表级锁。
场景1.5：V5.x-RR-索引-范围查询
执行悲观锁操作：
select * from user where id > 1 for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
执行成功，说明并没有锁定id为1的记录。
执行插入操作：
insert into user values(null,'0007','user07',24,'武汉');
插入操作被阻塞。这是因为插入的数据生成的id满足大于1的条件，会被阻塞。
所信息如下：
此时，lock_type虽然是RECORD，但是lock_data显示supremum pseudo-record ，这就是InnoDB为了解决幻读问题的临键锁(Next-key Lock)，这里间隙锁和临键锁可以看做是一样的。
需要注意的是：supremum pseudo-record有可能是间隙锁，需要结合死锁日志里的heap no判断。heap no 1是间隙锁。
结论：当查询条件有索引且查询条件为范围时，select for update会采用间隙锁或临键锁，对指定范围内的数据进行加锁。当然，当查询条件无索引时，与场景1.4一致，为表锁。
场景2.1：V8.x-RR-主键
执行悲观锁查询：
select * from user where id = 1 for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查看数据库对应的锁：
SELECT * FROM performance_schema.data_locks;
注意，在MySQL 8中，采用了performance_schema替代了MySQL5中基于INFORMATION_SCHEMA的锁查询方式。
锁信息
上述查询结果中，有两条记录。lock_type字段展示锁范围，lock_mode字段展示了锁的类型。可以看到，该SQL语句先是在表范围上加了一把IX（意向排他锁，表锁）。然后，在记录（Record）范围上添加了一把X（排他锁），一把REC_NOT_GAP（行锁），综合起来就是对这条记录添加了行级排他锁，其他事务不能够再对其添加任何锁了。
这里，既然在表的层面上添加了IX（意向排他锁），为什么不是表锁呢？这是因为意向排他锁的作用仅仅表名意向的锁，当其他事务要对全表的数据进行加锁时，那么就不需要判断每一条数据是否被加锁了。
事务在给一行记录加排他锁前，必须先取得该表的IX锁，意向排他锁之间相互兼容，可以并行，不会产生冲突。意向排他锁存在的意义是为了更高效的获取表锁，主要目的是显示事务正在锁定某行或者试图锁定某行。
继续实验，执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
结论：当查询条件为主键时，select for update为行级锁。
场景2.2：V8.x-RR-唯一索引
执行悲观锁操作：
select * from user where user_no = '0001' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查询锁信息：
锁信息
此时，可以看到三把锁，一把表级别的IX锁，一把基于唯一索引的行级排他锁，一把基于主键的行级排他锁。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
结论：当查询条件为唯一索引时，select for update为行级锁。
场景2.3：V8.x-RR-普通索引
执行悲观锁操作：
select * from user where user_name = 'user01' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查询锁信息：
锁信息
此时，可以看到四把锁，一把表级别的IX锁，一把基于普通索引的X排他锁，一把基于主键的行级排他锁，一把基于普通索引的X,GAP排他间隙锁。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功，说明更新操作没有影响。
既然有排他间隙锁，此时需再测试一笔插入操作：
insert into user values(null,'0006','user05',23,'重庆');
执行成功。
再执行一笔插入操作：
insert into user values(null,'0007','user01',24,'武汉');
注意这里插入的记录user_name与锁查询条件相同，发现操作被阻塞。
通过两笔插入操作可以看出，排他间隙锁会阻塞符合查询条件（user_name='user01'）的数据的插入。
结论：当查询条件为普通索引时，select for update为行级锁，同时会多一把排他间隙锁，如果插入数据满足锁语句的查询条件（等于、范围条件等），则无法插入。
场景2.4：V8.x-RR-无索引
执行悲观锁操作：
select * from user where address = '北京' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查询锁信息：
锁信息
此时，数据库一共加了8把锁，一把表级别的IX意向排他锁，6把基于主键的针对数据记录（总共6条）的X锁，一把针对记录的supremum pseudo-record锁。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行被阻塞。
结论：当查询条件无索引时，select for update为表级锁。
场景2.5：V8.x-RR-索引-范围查询
执行悲观锁操作：
select * from user where id > 1 for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
执行成功，说明并没有锁定id为1的记录。
执行插入操作：
insert into user values(null,'0007','user07',24,'武汉');
插入操作被阻塞。这是因为插入的数据生成的id满足大于1的条件，会被阻塞。
查询锁信息如下：
锁信息
此时，锁信息对比场景2.4，少了一条不满足条件记录（id=1）的锁，其他符合条件的数据均被锁。
结论：当查询条件有索引且查询条件为范围时，select for update会采用间隙锁或临键锁，对指定范围内的数据进行加锁。
完成了上面针对RR事务隔离级别的验证，下面将数据库事务隔离级别切换为RC。
set global transaction isolation level READ COMMITTED;
注意，此处可能需要重启数据库，如果通过命令配置无效，可通过数据库配置文件进行配置，重启。
另外，也可以通过在所有命令窗口执行session级别的设置，也可以达到效果，设置完成之后注意需要进行验证。
场景3.1：V5.x-RC-主键
执行悲观锁查询：
select * from user where id = 1 for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
锁信息与RR事务相同。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
结论：当查询条件为主键时，select for update为行级锁。
场景3.2：V5.x-RC-唯一索引
执行悲观锁操作：
select * from user where user_no = '0001' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查询锁信息，与RR一致。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
结论：当查询条件为唯一索引时，select for update为行级锁。
场景3.3：V5.x-RC-普通索引
执行悲观锁操作：
select * from user where user_name = 'user01' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查询锁信息如下：
锁信息
再把RR场景下的锁信息贴出来：
锁信息
可以看出，RC事务隔离级别时比RR事务隔离级别时少了一个GAP（间隙锁）。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
此时再进行一笔插入操作：
insert into user values(null,'0009','user01',24,'郑州');
执行成功。
再验证下间隙锁是否真的不存在，执行一笔user_name与查询条件相同的插入操作：
insert into user values(null,'0008','user01',24,'成都');
执行成功，说明此时间隙锁的不存在了。
结论：当查询条件为普通索引时，select for update为行级锁，无间隙锁。
场景3.4：V5.x-RC-无索引
执行悲观锁操作：
select * from user where address = '北京' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
锁信息如下：
锁信息
显示基于主键的排他锁，这块挺出乎意料的，并没有进行表锁。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
再执行一笔插入操作，插入数据与查询条件address一致：
insert into user values(null,'0011','user01',24,'北京');
执行成功。
结论：当查询条件无索引时，select for update为行级锁，也就说，在RC事务隔离级别下，即便无索引，也是只锁记录，与通常的直知觉不同。
原因：会出现上述情况的原因是，本来如果锁条件上没有索引，MySQL会走聚簇（主键）索引进行全表扫描过滤，每条记录都会添加上X锁。但为了效率，MySQL会对扫描过程中不满足条件的记录进行解锁操作。
场景3.5：V5.x-RC-索引-范围查询
执行悲观锁操作：
select * from user where id > 1 for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
执行成功，说明并没有锁定id为1的记录。
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
操作被阻塞。这是因为操作的数据的id满足大于1的条件，会被阻塞。
所信息如下：
锁信息
结论：当查询条件有索引且查询条件为范围时，select for update对指定范围内的数据进行加锁。
场景4.1：V8.x-RC-主键
执行悲观锁查询：
select * from user where id = 1 for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
锁信息同RR。
继续实验，执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
结论：当查询条件为主键时，select for update为行级锁。
场景4.2：V8.x-RC-唯一索引
执行悲观锁操作：
select * from user where user_no = '0001' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
锁信息同RR。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
结论：当查询条件为唯一索引时，select for update为行级锁。
场景4.3：V8.x-RC-普通索引
执行悲观锁操作：
select * from user where user_name = 'user01' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查询锁信息：
锁信息
对照一下RR场景下的锁信息：
锁信息
可以看出RC场景下笔RR场景下少了一条行级间隙锁。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功，说明更新操作没有影响。
验证一下是否有排他间隙锁，此时需再测试一笔插入操作：
insert into user values(null,'0010','user05',23,'重庆');
执行成功。
再执行一笔插入操作：
insert into user values(null,'0007','user01',24,'武汉');
注意这里插入的记录user_name与锁查询条件相同，执行成功，说明真的不存在X，GAP（排他间隙锁）。
结论：当查询条件为普通索引时，select for update为行级锁。
场景4.4：V8.x-RC-无索引
执行悲观锁操作：
select * from user where address = '北京' for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
此处更新操作被阻塞，说明数据锁定成功。
查询锁信息：
锁信息
对照一下RR场景：
锁信息
对于RR场景，RC场景下，只有一条排他行锁（X,REC_NOT_GAP）。
执行更新其他记录操作：
update user set age = age +1 where id = 2;
执行成功。
结论：当查询条件无索引时，select for update为行级锁。这里的原因与场景3.4一致。
场景4.5：V8.x-RC-索引-范围查询
执行悲观锁操作：
select * from user where id > 1 for update;
执行更新操作：
update user set age = age +1 where id = 1;
执行成功，说明并没有锁定id为1的记录。
执行插入操作：
insert into user values(null,'0012','user12',24,'--');
执行成功。
查询锁信息如下：
锁信息
对照RR场景下的锁信息：
锁信息
此时，RC场景下，少了临键锁，排他锁也变为了行级排他锁。
结论：当查询条件有索引且查询条件为范围时，select for update会对指定范围内的数据进行加锁，只会阻塞符合条件的记录，不影响插入操作。
场景及结论
完成了上面的实验之后，我们通过一个表格来总结一下所有的场景和结论。
| 版本 | 主键 | 唯一索引 | 普通索引 | 无索引 | 范围查询 |
|---|---|---|---|---|---|
| MySQL 5.7.x - RR | X：行锁 | X，行锁 | X,GAP：行锁，间隙锁，条件范围内会阻塞 | 表锁 | 指定范围加锁，insert阻塞 |
| MySQL 8.0.x - RR | X,REC_NOT_GAP：行级排他锁 | X,REC_NOT_GAP：行级排他锁 | X；X,REC_NOT_GAP；X,GAP：行锁+排他间隙锁，阻塞范围内insert； | 表锁，每条记录一个X锁 | 指定范围加锁，insert阻塞 |
| MySQL 5.7.x - RC | X：行锁 | X，行锁 | X，行锁，无间隙锁； | 行锁 | 指定范围加锁，更新、insert阻塞 |
| MySQL 8.0.x - RC | X,REC_NOT_GAP：行级排他锁 | X,REC_NOT_GAP：行级排他锁 | X,REC_NOT_GAP：行锁，无间隙锁； | X,REC_NOT_GAP：行锁 | 指定范围加锁，不阻塞insert |
从上面表中我们可以总结出以下结论（基于RR、RC两种事务隔离级别）：
- 无论哪个版本的MySQL，查询条件为主键、唯一索引、普通索引的情况下，为行锁；
- 查询条件为普通索引时，事务隔离级别为RR时，MySQL还会添加一个间隙锁，条件内的插入、更新会被阻塞；
- 事务隔离级别为RR时，查询条件无索引，为表锁；
- 事务隔离级别为RC时，查询条件无索引，为行锁；
- 查询条件为范围时，有索引的情况下，除MySQL 8.0.x RC场景下不阻塞插入操作，其他场景均阻塞指定范围更新、插入操作；
通过上面的结论，我们可以看出，并不是简单的说“有索引就是行锁，无索引就是表锁”，因为在事务隔离级别为RC时，无索引，同样表现（被优化）为行锁。
至于，根据范围条件（大于、小于、不等于、between、like等）查询、查询无结果等情况，大家可根据上述实验方法进行自行验证。
本文为大家提供了实验方法，并针对常见的场景给出了结论，希望能够帮到你，也希望大家能够点赞、转发、收藏，以备不时之需。
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