MySQL间隙锁入手，拿下间隙锁面试与实操

一、MySQL 间隙锁，究竟是什么？

在 MySQL 的世界里，间隙锁（Gap Lock）就像是一个默默守护数据一致性的卫士，看似低调，却在并发控制中扮演着至关重要的角色。

想象一下，你去图书馆借书，书架上的书按照编号依次排列。你想要借编号在 10 - 20 之间的书，这时候图书馆管理员为了保证你借到的书是符合你要求的，他不仅会把编号 10 - 20 的书标记为已被你预订（就像行锁锁住了具体的数据行），还会把编号 9 和 21 之间的空位也标记起来（这就相当于间隙锁），防止其他人在你借书期间把一本编号为 15 的新书插入到这个空位中，导致你借到的书不符合你原本要求的范围。

从官方文档的角度来看，间隙锁是 InnoDB 存储引擎在可重复读（Repeatable Read）事务隔离级别下用来防止幻读（Phantom Read）的一种锁机制。当一个事务执行范围查询时，MySQL 会为查询结果集中的每个记录都加上间隙锁，即锁定了记录之间的间隙（Gap）。
从原理上来说，间隙锁锁定的是索引记录之间的间隙，或者是第一个索引记录之前、最后一个索引记录之后的空间。例如，有一个表中的记录按照某个列的升序排列，事务 A 执行以下查询：

SELECT * FROM table WHERE col BETWEEN 10 AND 20 FOR UPDATE;

MySQL 会为查询结果中的记录加上间隙锁，即锁定了 10 到 20 之间的间隙。这样，其他事务在这个范围内插入新记录时会被阻塞，直到事务 A 提交或者回滚。需要注意的是，间隙锁只在使用索引的情况下生效。如果查询条件没有使用索引，MySQL 不会使用间隙锁。

间隙锁的作用主要是防止幻读。幻读指的是在一个事务中，多次执行相同的查询，由于其他事务的插入或删除操作，导致每次查询的结果集不一样，就好像出现了幻觉一样。间隙锁通过锁定记录之间的间隙，阻止其他事务在这个间隙中插入新记录，从而保证了在一个事务中多次执行相同的范围查询时，结果集的一致性。

二、间隙锁的使用场景与实战演练

2.1 实际应用场景

在实际应用中，间隙锁在许多场景下都发挥着重要作用。比如在电商系统的订单模块中，当查询某个时间段内的订单列表时，为了保证在查询过程中不会有新的订单插入到这个时间段内，从而影响查询结果的一致性，就可以使用间隙锁。又比如在库存管理系统中，当查询某个库存数量范围的商品时，间隙锁可以防止其他事务在这个范围内插入或修改商品库存记录，确保库存数据的准确性。

2.2 建表示例与加锁分析

接下来，我们通过一个具体的建表示例来深入了解间隙锁在不同事务隔离级别下的加锁情况。
首先，创建一个名为products的表，用于存储商品信息，表结构如下：

CREATE TABLE products (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    product_name VARCHAR(100) NOT NULL,
    stock INT NOT NULL,
    price DECIMAL(10, 2) NOT NULL
);

插入一些数据：

INSERT INTO products (product_name, stock, price) VALUES
('Product A', 10, 100.00),
('Product B', 20, 200.00),
('Product C', 30, 300.00);

2.2.1 可重复读（Repeatable Read）隔离级别

在可重复读隔离级别下，我们进行如下操作：

-- 开启事务
START TRANSACTION;
-- 范围查询并加锁
SELECT * FROM products WHERE stock BETWEEN 15 AND 25 FOR UPDATE;

在这个例子中，stock列上有索引（假设我们创建了索引idx_stock），当执行上述查询时，MySQL 会对stock值在 15 到 25 之间的记录加上间隙锁，同时对符合条件的记录加上记录锁（如果有记录满足条件）。具体来说，会锁定stock值为 10 和 20 之间的间隙，以及 20 和 30 之间的间隙，防止其他事务在这些间隙中插入新的记录。

2.2.2 读已提交（Read Committed）隔离级别

将事务隔离级别设置为读已提交：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
-- 开启事务
START TRANSACTION;
-- 范围查询并加锁
SELECT * FROM products WHERE stock BETWEEN 15 AND 25 FOR UPDATE;

在读已提交隔离级别下，MySQL 不会使用间隙锁，只会对符合条件的记录加上记录锁。也就是说，只会锁定stock值为 20 这条记录（如果存在满足条件的记录），而不会锁定记录之间的间隙，其他事务可以在间隙中插入新的记录。

2.2.3 插入操作

在可重复读隔离级别下，当执行插入操作时，如果插入的值落在间隙锁的范围内，会被阻塞。例如：

-- 事务A
START TRANSACTION;
SELECT * FROM products WHERE stock BETWEEN 15 AND 25 FOR UPDATE;
-- 事务B
START TRANSACTION;
INSERT INTO products (product_name, stock, price) VALUES ('New Product', 22, 220.00); -- 会被阻塞

在这个例子中，事务 A 对stock在 15 到 25 之间的范围加了间隙锁，事务 B 试图插入stock值为 22 的记录，由于该值落在间隙锁的范围内，所以事务 B 的插入操作会被阻塞，直到事务 A 提交或回滚。

2.2.4 更新操作

同样在可重复读隔离级别下，更新操作如果涉及到间隙锁范围内的记录，也会受到影响。例如：

-- 事务A
START TRANSACTION;
SELECT * FROM products WHERE stock BETWEEN 15 AND 25 FOR UPDATE;
-- 事务B
START TRANSACTION;
UPDATE products SET stock = 22 WHERE product_name = 'Product B'; -- 会被阻塞

事务 A 对stock在 15 到 25 之间的范围加了间隙锁，事务 B 试图更新Product B的stock值为 22，由于更新后的值落在间隙锁的范围内，所以事务 B 的更新操作会被阻塞。

三、解锁面试：巧妙回答间隙锁问题

在面试中，当被问到关于 MySQL 间隙锁的问题时，面试官通常希望考察你对数据库并发控制和事务隔离的理解，以及你在实际应用中解决问题的能力。因此，回答时要清晰、有条理，重点突出间隙锁的概念、原理、应用场景以及与其他锁机制的区别。

3.1 回答思路

首先，简要介绍间隙锁的基本概念，强调它是 InnoDB 存储引擎在可重复读事务隔离级别下用于防止幻读的一种锁机制。例如：“间隙锁是 InnoDB 在可重复读事务隔离级别下，为了防止幻读而引入的一种锁。它锁定的是索引记录之间的间隙，而不是具体的记录。”
接着，阐述间隙锁的工作原理，包括锁定的范围和方式。可以结合具体的 SQL 示例进行说明，如：“当执行SELECT * FROM table WHERE col BETWEEN 10 AND 20 FOR UPDATE;这样的范围查询时，MySQL 会对col值在 10 到 20 之间的记录加上间隙锁，同时对符合条件的记录加上记录锁（如果有记录满足条件）。具体来说，会锁定col值为 10 和 20 之间的间隙，以及 20 和 30 之间的间隙，防止其他事务在这些间隙中插入新的记录。”
然后，提及间隙锁的应用场景，展示你对其实际用途的理解。比如：“在电商系统的订单模块中，当查询某个时间段内的订单列表时，为了保证在查询过程中不会有新的订单插入到这个时间段内，从而影响查询结果的一致性，就可以使用间隙锁。”
最后，对比间隙锁与其他锁机制（如记录锁、表锁）的区别，进一步体现你对锁机制的全面掌握。例如：“记录锁锁定的是具体的索引记录，而间隙锁锁定的是索引记录之间的间隙；表锁的粒度较大，会锁定整个表，而间隙锁的粒度较小，只锁定特定的间隙范围。”

3.2 示例回答

“MySQL 的间隙锁是 InnoDB 存储引擎在可重复读事务隔离级别下，为了防止幻读而引入的一种锁机制。简单来说，间隙锁锁定的是索引记录之间的间隙，而不是具体的记录。
当我们执行一个范围查询时，比如SELECT * FROM products WHERE stock BETWEEN 15 AND 25 FOR UPDATE;，如果stock列上有索引，MySQL 会对stock值在 15 到 25 之间的记录加上间隙锁，同时对符合条件的记录加上记录锁（如果有记录满足条件）。具体而言，它会锁定stock值为 10 和 20 之间的间隙，以及 20 和 30 之间的间隙，这样其他事务就无法在这些间隙中插入新的记录，从而避免了幻读的发生。
在实际应用中，间隙锁在很多场景下都非常有用。例如在电商系统的库存管理中，当查询某个库存数量范围的商品时，间隙锁可以防止其他事务在这个范围内插入或修改商品库存记录，确保库存数据的准确性。
与其他锁机制相比，记录锁主要锁定的是具体的索引记录，而间隙锁关注的是记录之间的间隙；表锁则是锁定整个表，粒度较大，而间隙锁的粒度相对较小，只针对特定的间隙范围进行锁定。总的来说，间隙锁在保证数据一致性和防止幻读方面发挥着重要作用，但在使用时也需要注意它可能对并发性能产生的影响。”

3.3 补充说明

在回答完上述内容后，如果还有时间和机会，可以进一步补充一些关于间隙锁的注意事项或优化建议，如：
间隙锁对性能的影响：间隙锁虽然能有效防止幻读，但由于它会锁定索引记录之间的间隙，可能会导致其他事务在插入新记录时被阻塞，从而影响数据库的并发性能。在高并发场景下，需要特别关注间隙锁的使用，避免出现性能瓶颈。
优化建议：为了减少间隙锁对性能的影响，可以尽量使用唯一索引进行查询，因为在唯一索引上使用等值查询时，InnoDB 会使用记录锁而不是间隙锁；合理设计数据库表结构和索引，避免不必要的范围查询；调整事务隔离级别，如果业务对数据一致性要求不是特别高，可以选择读已提交隔离级别，此时 MySQL 不会使用间隙锁。

MySQL 间隙锁作为一种在并发控制中防止幻读的重要机制，在数据库事务处理中起着关键作用。它通过锁定索引记录之间的间隙，有效避免了在可重复读事务隔离级别下因其他事务插入新记录而导致的幻读问题。