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為什么非唯一索引會觸發間隙鎖?

freeflydom
2025年3月6日 9:52 本文熱度 382

在 MySQL 的 InnoDB 存儲引擎中,非唯一索引觸發間隙鎖的核心原因是為了 防止幻讀(Phantom Read),尤其是在 REPEATABLE READ(可重復讀)隔離級別下。以下從原理、場景和示例詳細解釋:


1. 間隙鎖的作用

間隙鎖(Gap Lock)是 InnoDB 在索引記錄之間的 間隙(Gap) 上施加的鎖,用于阻止其他事務在這些間隙中插入新數據,從而保證事務執行期間查詢結果集的一致性。

示例場景
假設事務 A 執行 SELECT * FROM users WHERE age = 25 FOR UPDATE,若 age 是非唯一索引,InnoDB 會鎖定 age = 25 的所有記錄以及相鄰的間隙,阻止其他事務插入 age = 25 的新記錄。


2. 非唯一索引的結構特點

非唯一索引允許存在重復的鍵值,因此索引樹中可能存在多個相同鍵值的記錄。
當通過非唯一索引查詢時,InnoDB 無法僅通過鎖定單一行來避免幻讀,因為其他事務可能在 相同的鍵值范圍內插入新數據

示例數據:

假設表 users 的 age 是非唯一索引,數據如下:

+----+-----+
| id | age |
+----+-----+
| 1  | 20  |
| 3  | 25  |
| 5  | 25  | 
| 7  | 30  |
+----+-----+

索引 age 的結構(按升序排列):

(20) → (25) → (25) → (30)

3. 非唯一索引觸發間隙鎖的場景

場景 1:等值查詢(age = 25

-- 事務 A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE age = 25 FOR UPDATE;
  • 鎖定范圍

    1. 行鎖:鎖定所有 age = 25 的記錄(id=3 和 id=5)。
    2. 間隙鎖:鎖定 age = 25 的前后間隙:
      • 左間隙:(20, 25)
      • 右間隙:(25, 30)
  • 其他事務插入 age = 25 的新數據會被阻塞

    -- 事務 B(阻塞)
    INSERT INTO users (id, age) VALUES (6, 25);
    

場景 2:范圍查詢(age > 20

-- 事務 A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE age > 20 FOR UPDATE;
  • 鎖定范圍
    1. 行鎖:鎖定 age = 25 和 age = 30 的記錄。
    2. 間隙鎖:鎖定所有符合條件的間隙:
      • (20, 25)(25, 25)(25, 30)(30, +∞)

4. 對比唯一索引的行為

如果是 唯一索引(如主鍵 id),等值查詢不會觸發間隙鎖:

-- 事務 A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE id = 3 FOR UPDATE;
  • 鎖定范圍:僅鎖定 id = 3 的行,不涉及間隙鎖。
  • 其他事務插入 id = 4 不會被阻塞
    -- 事務 B(成功)
    INSERT INTO users (id, age) VALUES (4, 25);
    

例外:唯一索引的范圍查詢仍會觸發間隙鎖:

-- 事務 A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE id > 3 FOR UPDATE;
  • 鎖定 id > 3 的所有行和間隙(如 (3, 5)(5, 7)(7, +∞))。

5. 為什么非唯一索引必須加間隙鎖?

  • 防止幻讀:如果僅鎖定現有行,其他事務可以在間隙中插入相同鍵值的新數據,導致事務 A 的后續查詢出現“幻行”。
  • 保證可重復讀:事務 A 在多次查詢同一范圍時,結果集必須一致。

6. 如何避免非唯一索引的間隙鎖?

方案 1:改用 READ COMMITTED 隔離級別

在 READ COMMITTED 級別下,InnoDB 不使用間隙鎖(僅行鎖),但可能產生幻讀:

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

方案 2:優化查詢條件

盡量使用 唯一索引 或 精確匹配,減少范圍查詢。

方案 3:縮短事務時間

盡快提交事務,減少鎖持有時間。


總結

非唯一索引觸發間隙鎖的本質是 防止在重復鍵值范圍內插入新數據導致幻讀。理解這一機制有助于:

  1. 合理設計索引(優先使用唯一索引)。
  2. 在高并發場景下優化鎖競爭(如選擇 READ COMMITTED)。
  3. 避免大范圍查詢對性能的影響。

?轉自https://juejin.cn/post/7475688052909899802


該文章在 2025/3/6 9:52:59 編輯過
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