Mysql梳理-关于索引/引擎与锁

前言

最近突发新型肺炎，本来只有七天的春节假期也因为各种封锁延长到了正月十五，在家实在闲的蛋疼便重新研究了一下Mysql数据库的相关知识，特此总结梳理一下。本文主要围绕以下几点进行：

1、Mysql的索引与引擎

2、事务隔离级别

3、Mysql的九种锁

4、几点常用规范

一、Mysql的索引与引擎

Mysql最常用的引擎是InnoDB，但还有很多种其他类型的引擎，平时最常用来与它进行比对的是MyISAM。

1、 Mysql是采用B+树作为索引存放的数据结构。B+树结构如下图所示。为什么采用这种类型呢？

因为: M阶的B+树高度不高就能存储大量数据；根据局部性原理，B+树能充分利用磁盘预读，一个叶子节点块存放磁盘读一次的容量；叶子节点用双向链表连接，极大提高了范围查找的速度。

2、Mysql数据库的索引分为两种：主键索引、普通索引。 InnoDB的是聚集索引（Clustered Index），MyISAM是非聚集索引（UnClustered Index）。

非聚集索引：索引与行记录分开存储。叶子节点存储数据行的地址，定位到叶子节点后再根据地址去找到具体的数据。在非聚集索引下，主键索引和普通索引的实现是一致的，都是非叶子节点存储索引列，叶子节点存储索引列和数据的指针。所以此种情况下可以没有主键索引。

非聚集索引示意图

聚集索引：主键索引与行记录存储在一起，普通索引与主键索引存储在一起。所以InnoDB的主键索引很快，但普通索引走完普通索引的B+树获取到主键索引后还要走一遍主键索引的B+树才能获取到最终的行记录。

所以聚集索引只能有一个且必须要有主键，如果用户未定义主键，则InnoDB会已第一个非空的唯一列作为聚集索引，还不行就会自己创建一个row-id。

二、Mysql的七种锁

1、自增锁

如果表字段中设置了AUTO_INCRUMENT,为保证同一个事务插入数据的递增，在插入时会触发自增锁，阻塞其他事务的插入，它是一种特殊的表级别锁。另外可以通过innodb_autoinc_lock_mode来修改配置。

2、插入意向锁(Insert intention locks)

如果插入的表中没有自增字段，则会使用插入意向锁（间隙锁的一种），即锁定要插入的索引，只要多个事物并发插入时位置不冲突就不会阻塞。

3、意向锁（Intention Locks）

InnoDB允许行级锁与表级锁共存，使用的就是意向锁。意向锁是一个表级别的锁。select * from table where id = 2 lock in share mode; 设置意向共享锁；select * from  table where id = 2 for update; 设置意向排他锁。

意向锁协议：事物要获取某些行的共享锁，需先获取意向共享锁；要获取排他锁，需先获取意向排他锁。

意向锁的共享排他锁之间不互斥，但与普通共享排他锁互斥（只有意向共享锁与普通共享锁可并行）

4、共享/排他锁（Shared and exclusive Locks）

InnoDB中共享/排他锁是标准的行级锁，互斥关系与普通的读写锁一致。

5、记录锁（Record Locks）

锁定指定的索引记录，如select * from table where id = 1 for update;就是记录锁，锁定id=1的这条索引记录

6、间隙锁（Gap Locks）

锁定索引区间，如select * from table where id between 1 and 9 for update;执行后，如果插入id=8的数据会失败。主要目的是防止写导致不可重复读，所以间隙锁也只有在隔离级别是可重复读时生效。

7、临键锁（Next-Key Locks）

可以看成记录锁与间隙锁的组合。它非锁定范围即包含索引记录也包含索引区间。临键锁也是只有在可重复读隔离级别下生效。

三、事务隔离级别

Mysql数据库有四种事务隔离级别（Oracle也是）：读未提交（Read Uncommitted）、读提交（Read Committed）、可重复读（Repeated Read）、串行化（Serializable）。Mysql默认是可重复读，但一般都会改成读提交。下面针对读提交和可重复读来看看InnoDB是如何实现的。

1、首先说明一下快照读，Mysql中不带锁普通的sql语句（如select * from table where id < 2）是快照读。普通的读写锁在进行写的时候，读会被堵塞，而mysql针对此情况采用数据多版本，使得在写的时候普通读也不会阻塞。mysql在回滚段（rollback segment）中存放了undo日志，用于记录被事务操作之前事务未提交时数据的old version。这样普通读只要读老版本的数据即可。 此外还有一个redo日志，用于存放事务提交之后的数据。因为每次提交事务后都去刷磁盘，随即写效率低，所以mysql利用类似于缓存的redo日志来临时存放数据，统一往磁盘顺序写，提高吞吐量。

2、在读提交下，select /update/delete *** for update; 采用的是记录锁，即不会锁区间，只是锁匹配到的记录。如果有并发插入会导致幻读。

 3、在可重复读下，select /update/delete *** for update;如果是在唯一索引上使用唯一的查询条件，会使用记录锁，不会锁区间；而如果是范围查询，则使用间隙锁或临键锁，锁住索引记录之间的范围。在此隔离级别下，快照读在事物中第一次调用时mysql会记录一个副本，后续再有读只是从这个副本中读，不会读到之后其他事物提交的改动。

可以看到，InnoDB使用间隙锁和临键锁来避免可重复读下的幻读现象。

四、几个常用规范

1、InnoDB主键不要长了，因为每个普通索引都会存放一遍主键；InnoDB主键必须要设置，并且最好是UNSIGNED整型递增的，这样在插入行时就不会出现大量索引分裂导致数据行换位置；(参见一、2)。

2、必须把字段定义为NOT NULL并设置默认值。

3、where条件禁止用隐性类型转换、函数操作索引行，注意like的最左前缀