MySQL 避免行锁升级为表锁——使用高效的索引
众所周知,MySQL 的 InnoDB 存储引擎支持事务,支持行级锁(innodb的行锁是通过给索引项加锁实现的)。得益于这些特性,数据库支持高并发。如果 InnoDB 更新数据使用的不是行锁,而是表锁呢?是的,InnoDB 其实很容易就升级为表锁,届时并发性将大打折扣了。
经过我操作验证,得出行锁升级为表锁的原因之一是: SQL 语句中未使用到索引,或者说使用的索引未被数据库认可(相当于没有使用索引)。
我相信,MySQL InnoDB 存储引擎引发表锁的原因肯定不止一个因素,针对其解决方法也不是只有一种。
据掘金上另一位作者【Blink-前端】,提出行锁升级为表锁与 事务的隔离级别 有关,并给出了事例。当然,我同意这个说法,因为事务的隔离性是靠加锁来实现的,而加锁势必会影响并发。本篇只针对 索引影响并发 作出说明,并特别希望有朋友能提出质疑并给出独特见解,万分感谢。
普通索引
既然谈及索引是影响并发的决定因素之一,那我们就来了解一下索引这位主角。
常用的索引有三类:主键、唯一索引、普通索引。主键 不由分说,自带最高效的索引属性;唯一索引指的是该属性值重复率为0,一般可作为业务主键,例如学号;普通索引 与前者不同的是,属性值的重复率大于0,不能作为唯一指定条件,例如学生姓名。接下来我要说明是 “普通索引对并发的影响”。
为什么我会想到 “普通索引对并发有影响”?这源自【掘金】微信群抛出的一个问题:
mysql 5.6 在 update 和 delete 的时候,where 条件如果不存在索引字段,那么这个事务是否会导致表锁?
有人回答:
只有主键和唯一索引才是行锁,普通索引是表锁。
我针对 “普通索引是表锁” 进行了验证,结果发现普通索引并不一定会引发表锁,在普通索引中,是否引发表锁取决于普通索引的高效程度。
上文提及的“高效”是相对主键和唯一索引而言,也许“高效”并不是一个很好的解释,明白在一般i情况下,“普通索引”效率低于其他两者即可。
属性值重复率高
为了突出效果,我将“普通索引”建立在一个“值重复率”高的属性下。以相对极端的方式,扩大对结果的影响。
我会创建一张“分数等级表”,属性有“id”、“score(分数)”、“level(等级)”,模拟一个半自动的业务——“分数”已被自动导入,而“等级”需要手工更新。
操作步骤如下:
- 取消 MySQL 的 事务自动提交
- 建表,id自增,并给“score(分数)”创建普通索引
- 插入分数值,等级为 null
- 开启两个事务 session_1、session_2,两个事务以“score”为条件指定不同值,锁定数据
- session_1 和 session_2 先后更新各自事务锁定内容的“level”
- 观察数据库对两个事务的响应
取消 事务自动提交:
mysql> set autocommit = off;Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)mysql> show variables like "autocommit";+--------------------------+-------+| Variable_name | Value |+--------------------------+-------+| autocommit | OFF |+--------------------------+-------+1 rows in set (0.01 sec)
建表、创建索引、插入数据:
DROP TABLE IF EXISTS `test1`;CREATE TABLE `test1` (`ID` int(5) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,`SCORE` int(3) NOT NULL ,`LEVEL` int(2) NULL DEFAULT NULL ,PRIMARY KEY (`ID`))ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARACTER SET=utf8 COLLATE=utf8_general_ci;ALTER TABLE `test2` ADD INDEX index_name ( `SCORE` );INSERT INTO `test1`(`SCORE`) VALUE (100);……INSERT INTO `test1`(`SCORE`) VALUE (0);……
“SCORE” 属性的“值重复率”奇高,达到了 50%,剑走偏锋:
mysql> select * from test1;+----+-------+-------+| ID | SCORE | LEVEL |+----+-------+-------+| 1 | 100 | NULL || 2 | 0 | NULL || 5 | 100 | NULL || 6 | 100 | NULL || 7 | 100 | NULL || 8 | 100 | NULL || 9 | 100 | NULL || 10 | 100 | NULL || 11 | 100 | NULL || 12 | 100 | NULL || 13 | 100 | NULL || 14 | 0 | NULL || 15 | 0 | NULL || 16 | 0 | NULL || 17 | 0 | NULL || 18 | 0 | NULL || 19 | 0 | NULL || 20 | 0 | NULL || 21 | 0 | NULL || 22 | 0 | NULL || 23 | 0 | NULL || 24 | 100 | NULL || 25 | 0 | NULL || 26 | 100 | NULL || 27 | 0 | NULL |+----+-------+-------+25 rows in set
开启两个事务(一个窗口对应一个事务),并选定数据:
-- SESSION_1,选定 SCORE = 100 的数据mysql> BEGIN;SELECT t.* FROM `test1` t WHERE t.`SCORE` = 100 FOR UPDATE;Query OK, 0 rows affected+----+-------+-------+| ID | SCORE | LEVEL |+----+-------+-------+| 1 | 100 | NULL || 5 | 100 | NULL || 6 | 100 | NULL || 7 | 100 | NULL || 8 | 100 | NULL || 9 | 100 | NULL || 10 | 100 | NULL || 11 | 100 | NULL || 12 | 100 | NULL || 13 | 100 | NULL || 24 | 100 | NULL || 26 | 100 | NULL |+----+-------+-------+12 rows in set
再打开一个窗口:
-- SESSION_2,选定 SCORE = 0 的数据mysql> BEGIN;SELECT t.* FROM `test1` t WHERE t.`SCORE` = 0 FOR UPDATE;Query OK, 0 rows affected+----+-------+-------+| ID | SCORE | LEVEL |+----+-------+-------+| 2 | 0 | NULL || 14 | 0 | NULL || 15 | 0 | NULL || 16 | 0 | NULL || 17 | 0 | NULL || 18 | 0 | NULL || 19 | 0 | NULL || 20 | 0 | NULL || 21 | 0 | NULL || 22 | 0 | NULL || 23 | 0 | NULL || 25 | 0 | NULL || 27 | 0 | NULL |+----+-------+-------+13 rows in set
session_1 窗口,更新“LEVEL”失败:
mysql> UPDATE `test1` SET `LEVEL` = 1 WHERE `SCORE` = 100;1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
在之前的操作中,session_1 选择了 SCORE
= 100 的数据,session_2 选择了 SCORE
= 0 的数据,看似两个事务井水不犯河水,但是在 session_1 事务中更新自己锁定的数据失败,只能说明在此时引发了表锁。别着急,刚刚走向了一个极端——索引属性值重复性奇高,接下来走向另一个极端。
属性值重复率低
还是同一张表,将数据删除只剩下两条,“SCORE” 的 “值重复率” 为 0:
mysql> delete from test1 where id > 2;Query OK, 23 rows affectedmysql> select * from test1;+----+-------+-------+| ID | SCORE | LEVEL |+----+-------+-------+| 1 | 100 | NULL || 2 | 0 | NULL |+----+-------+-------+2 rows in set
关闭两个事务操作窗口,重新开启 session_1 和 session_2,并选择各自需要的数据:
-- SESSION_1,选定 SCORE = 100 的数据mysql> BEGIN;SELECT t.* FROM `test1` t WHERE t.`SCORE` = 100 FOR UPDATE;Query OK, 0 rows affected+----+-------+-------+| ID | SCORE | LEVEL |+----+-------+-------+| 1 | 100 | NULL |+----+-------+-------+1 row in set-- -----------------新窗口----------------- ---- SESSION_2,选定 SCORE = 0 的数据mysql> BEGIN;SELECT t.* FROM `test1` t WHERE t.`SCORE` = 0 FOR UPDATE;Query OK, 0 rows affected+----+-------+-------+| ID | SCORE | LEVEL |+----+-------+-------+| 2 | 0 | NULL |+----+-------+-------+1 row in set
session_1 更新数据成功:
mysql> UPDATE `test1` SET `LEVEL` = 1 WHERE `SCORE` = 100;Query OK, 1 row affectedRows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
相同的表结构,相同的操作,两个不同的结果让人出乎意料。第一个结果让人觉得“普通索引”引发表锁,第二个结果推翻了前者,两个操作中,唯一不同的是索引属性的“值重复率”。根据 单一变量 证明法,可以得出结论:当“值重复率”低时,甚至接近主键或者唯一索引的效果,“普通索引”依然是行锁;当“值重复率”高时,MySQL 不会把这个“普通索引”当做索引,即造成了一个没有索引的 SQL,此时引发表锁。
小结
索引不是越多越好,索引存在一个和这个表相关的文件里,占用硬盘空间,宁缺勿滥,每个表都有主键(id),操作能使用主键尽量使用主键。
同 JVM 自动优化 java 代码一样,MySQL 也具有自动优化 SQL 的功能。低效的索引将被忽略,这也就倒逼开发者使用正确且高效的索引。
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