【MySQL】幻读是什么？如何避免幻读？

一、前言

建表语句和初始化语句如下：

CREATE TABLE `t`(`id` int(11) NOT NULL,`c`  int(11) DEFAULT NULL,`d`  int(11) DEFAULT NULL,PRIMARY KEY(`id`),KEY `c`(`c`)
)ENGINE=InnoDB;
insert into t values(0,0,0),(5,5,5),(10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25);

这个表除了主键id外，还有1个索引C，初始化语句在表中插入6行数据。

下面的语句是怎么加锁的？加的锁又是什么时候释放的？

begin;
select * from t where d = 5 for update;
commit;

比较好理解的是，这个语句会命中d=5这一行，对应的主键id=5，因此在select语句执行之后，id=5这一行记录会加一个写锁，而且由于两阶段锁协议，这个写锁，会在执行commit语句的时候释放。

由于字段d上没有索引，因此这条查询会做全表扫描，那么其他被扫描到的，但是不满足条件的5行记录上，会不会加锁呢？

众所周知，InnoDB默认的隔离级别是可重复读，所以本文在没有特殊说明的前提下，都是设定在可重复读隔离级别下的。

二、幻读是什么？

如果只在id=5，这一行加锁，而其他行不加锁的话，会怎么样呢？首先看一下这个场景。

可以看到session A里面执行了3次查询。分别是Q1、Q2和Q3。它们的sql相同，都是select * from t where d=5 for update;这条语句的意思是查所有d=5的行，而且使用的是当前读。并且加上写锁。接下来看下这三条SQL语句，会返回什么结果？

1、Q1只返回id=5的这一行；

2、在T2时刻，sessionB把id=0这一行的d值改成了5，因此T3时刻Q2查出来的是id=0和id=5这两行。

3、在T4时刻，sessionC又插入了一行(1,1,5)。因此T5时刻Q3查出来的是id=0、id=1和id=5这三行。

其中，在T5时刻Q3读到id=1这一行的现象，被称为“幻读”。也就是说幻读指的是一个事务在前后两次查询同一范围的时候，后一次查询看到了前一次查询没有看到的值。

这里，需要对幻读做一个说明：

1、mysql在可重复读级别下，普通的查询（select * from t where id=5）是快照读，是不会看到别的事务插入的数据的的，因此“幻读”在“当前读”下才会出现。

2、上面sessionB的修改结果，被sessionA之后的select语句用“当前读”看到，不能成为幻读。幻读仅专指“新插入的行”。

三、幻读有什么问题？

1、首先是语义上的。sessionA在T1时刻就声明了，“我要把所有id=5的行锁住，不准别的事务进行读写操作”。而实际上，这个语义被破坏了。

2、其次是数据一致性的问题。这个数据不一致到底是怎么引入的？

四、如何解决幻读？

产生幻读的原因是，行锁只能锁住行，但是新插入记录的这个动作，要更新的是记录之间的“间隙”。因此，为了解决幻读问题，InnoDB只好引入新的锁，也就是间隙锁（Gap Lock）。

顾名思义，锁的就是两个值之间的空隙。如开头时的表t，初始化插入了6条记录。这就产生了7个间隙。

当你执行select * from t where d=5 for update的时候，就不止是给数据库中已有的6个记录加上行锁，还同时加上了7个间隙锁。这样就确保无法再插入新记录。也就是说在一行行的扫描过程中，不仅给行加上了行锁，还给行2边的空隙加上了间隙锁。

间隙锁和行锁合称next-key lock，每个next-key lock都是前开后闭区间。也就是说，我们的表t初始化之后，如果用select * from t for update 要把整个表所有记录锁起来，就形成了7个next-key lock。分别是(-∞，0]、(0,5]、(5,10]、(10,15]、(15,20]、(20,25]、(25,supremum]。我们把间隙锁标记为开区间，把next-key lock标记为闭区间。

五、间隙锁导致死锁？

1、session A执行select ... for update语句，由于id=9这一行并不存在，因此会加上间隙锁(5,10)。

2、session B执行select ... for update语句，同样会加上间隙锁(5,10)。间隙锁之间不会冲突，因此这个语句可以执行成功。

3、session B试图插入一行(9,9,9),被session A的间隙锁挡住，只好进入等待状态。

4、session A试图插入一行(9,9,9,),被session B的间隙锁挡住了。

此时，两个session进入了相互等待状态，形成了死锁。当然InnoDB的死锁检测机制马上就发现了这对死锁，让sessionA的insert语句报错返回啦。间隙锁的引入，可能导致同样的语句，锁住了更大的范围。这其实是影响了并发度的。

如果将隔离级别设置为读提交，就没有间隙锁了。一些公司使用读提交+ binlog_format=row的组合。这样配置是否合理呢？配置是否合理，跟业务场景有关，需要具体问题具体分析。比如说，如果大家都用读提交，可是逻辑备份的时候，mysqldump要把备份线程设置为可重复读。然后，在备份期间，备份线程用的是可重复读，而业务线程用的是读提交。同时存在两种事务隔离级别，会不会有问题呢？

六、注释

1、两阶段锁协议：

先举个例子，在下面的操作序列中，事务B的update语句执行时会是什么现象呢？假设字段id是表t的主键。根间隙锁存在冲突关系的，是“往这个间隙中插入1个记录”这个操作，间隙锁之间都不存在冲突关系。

这个问题的结论取决于事务A在执行完两条update语句后，持有哪些锁，以及在什么时候释放。可以验证一下，实际上事务B的update语句会被阻塞，知道事务A执行Commit之后，事务B才能执行。事务A持有的两条记录的行锁，都是在commit的时候才释放的，也就是说，在InnoDB事务中，行锁在需要的时候才加上的，但并不是不需要了就立刻释放，而是要等到事务结束时才释放，这个就是两阶段锁协议。

2、当前读和快照度：

① 快照读（snapshot read）:简单的select语句（不包括select ... lock in share mode（共享锁），select ... for update（排它锁））

② 当前读（current read） :

  select ... lock in share modeselect ... for updateinsertupdate delete

七、面试回答间隙锁的相关引申

相关知识：间隙锁——>快照读——>行锁——>共享锁、排他锁——乐观锁、悲观锁。

解决幻读问题？

id d

1 1

5 5

10 10

select * from T where 1<=id<=5

对于当前读而言， 1、lock in share mode 2、for update

1、假如只有行锁，锁住的是id=1和id=的这两条。间隙锁的存在导致不能插入 id值为2,3,4的记录。

2、从乐观锁、悲观锁的角度而言，lock in share mode for update 都是悲观锁。乐观锁、悲观锁仅仅是一个概念。刚刚说的是mysql层面的乐观锁、悲观锁。也可以扩展到java层面的乐观锁、悲观锁。比如synchronized和CAS（compareandswap）

从另一个角度而言，lock in share mode叫作共享锁，也叫做读锁。for update 叫作排他锁。

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