MySQL高级讲座篇之：死锁的根源与排查艺术：如何设计事务以避免死锁。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位老铁们，大家好！今天咱们来聊聊MySQL里的一个磨人的小妖精：死锁。这玩意儿，就像程序里的Bug一样，时不时地给你来一下，让你防不胜防。但是，别怕！今天，咱们就来扒一扒死锁的根儿，学学怎么优雅地把它给灭了。

一、啥是死锁？别跟我说教科书上的定义，来点大白话！

想象一下，你有两把钥匙，一把是开你家门的，一把是开你邻居家门的。现在，你和你邻居同时想进对方的家门。你拿着邻居家的钥匙，等着他给你你家的钥匙；他拿着你家的钥匙，等着你给他邻居家的钥匙。结果呢？谁也进不去，就这么僵持着了！

这就是死锁！在数据库里，就是两个或多个事务，互相持有对方需要的资源，然后谁也不肯放手，就这么互相等待，导致所有事务都无法继续执行。

二、死锁的根源：都是锁惹的祸！

要理解死锁，首先得明白MySQL里的锁机制。简单来说，MySQL里的锁，就是为了保证数据的一致性和完整性。就像你进家门要先锁门一样，数据库在修改数据之前，也要先“锁住”这条数据，防止别人同时修改，导致数据错乱。

常见的锁类型：

共享锁（Shared Lock）： 也叫读锁。多个事务可以同时持有同一个资源的共享锁，就像一群人可以同时看一本书一样。
排他锁（Exclusive Lock）： 也叫写锁。只有一个事务可以持有某个资源的排他锁，就像只有一个人可以修改这本书一样。

死锁的产生，往往是因为多个事务以不同的顺序请求锁，导致互相等待。

三、死锁的四个必要条件：缺一不可！

要产生死锁，必须同时满足以下四个条件：

互斥条件（Mutual Exclusion）： 某个资源一次只能被一个事务持有。就像一把钥匙，只能一个人用。
请求与保持条件（Hold and Wait）： 事务已经持有了一些资源，但又请求新的资源，同时又不释放已持有的资源。就像你拿着邻居家的钥匙，还等着他给你你家的钥匙。
不可剥夺条件（No Preemption）： 事务已经获得的资源，在未使用完之前，不能被强制剥夺。就像你拿着钥匙，别人不能强行抢走。
循环等待条件（Circular Wait）： 存在一个事务链，每个事务都在等待下一个事务所持有的资源。就像你等邻居，邻居等老王，老王等你，形成一个环。

四、死锁的类型：行锁死锁和间隙锁死锁

行锁死锁： 这是最常见的死锁类型，发生在多个事务同时修改同一行数据时。
间隙锁死锁： 发生在并发插入数据时。当多个事务在不同的间隙上持有间隙锁时，可能会发生死锁。

五、死锁的排查艺术：抽丝剥茧，找到真凶！

MySQL提供了一些工具来帮助我们排查死锁：

查看错误日志： MySQL的错误日志里会记录死锁的信息，包括参与死锁的事务ID、SQL语句等。
SHOW ENGINE INNODB STATUS： 这个命令可以显示InnoDB引擎的详细信息，包括最近的死锁信息。
```
SHOW ENGINE INNODB STATUS;
```
在输出结果里，找到LATEST DETECTED DEADLOCK部分，这里会详细记录死锁的信息。

INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS 和 INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX： 这两个表可以查询当前数据库的锁和事务信息。

SELECT
    r.trx_id AS waiting_trx_id,
    r.trx_mysql_thread_id AS waiting_thread,
    r.trx_query AS waiting_query,
    b.trx_id AS blocking_trx_id,
    b.trx_mysql_thread_id AS blocking_thread,
    b.trx_query AS blocking_query
FROM
    information_schema.innodb_lock_waits w
INNER JOIN information_schema.innodb_trx b ON b.trx_id = w.blocking_trx_id
INNER JOIN information_schema.innodb_trx r ON r.trx_id = w.requesting_trx_id;

这个SQL语句可以查询到哪些事务正在等待锁，以及被哪些事务阻塞。

Performance Schema： 从MySQL 5.6开始，可以使用Performance Schema来监控锁的等待情况。

开启Performance Schema：

UPDATE performance_schema.setup_instruments SET enabled = 'YES', timed = 'YES' WHERE name LIKE '%lock%';
UPDATE performance_schema.setup_consumers SET enabled = 'YES' WHERE name LIKE '%lock%';

查询锁等待事件：

SELECT
    event_name,
    object_schema,
    object_name,
    COUNT(*) AS event_count,
    SUM(timer_wait) AS total_latency,
    AVG(timer_wait) AS avg_latency
FROM performance_schema.events_waits_summary_global_by_event_name
WHERE event_name LIKE 'wait/lock/table/%'
ORDER BY total_latency DESC
LIMIT 10;

六、如何设计事务以避免死锁：防患于未然！

避免死锁最好的方法就是预防，在设计事务时就考虑到死锁的可能性，并采取相应的措施。

尽量缩短事务的持有锁的时间： 事务的持有锁的时间越短，发生死锁的概率就越低。尽量避免在事务中执行耗时的操作，比如复杂的计算、网络请求等。

按照固定的顺序访问资源： 不同的事务以相同的顺序访问资源，可以避免循环等待的发生。例如，如果两个事务都要修改表A和表B，那么都应该先修改表A，再修改表B。

-- 事务1
START TRANSACTION;
UPDATE table_a SET column1 = 'value1' WHERE id = 1;
UPDATE table_b SET column2 = 'value2' WHERE id = 2;
COMMIT;

-- 事务2
START TRANSACTION;
UPDATE table_a SET column1 = 'value3' WHERE id = 3;
UPDATE table_b SET column2 = 'value4' WHERE id = 4;
COMMIT;

避免大事务： 大事务持有锁的时间长，容易与其他事务发生冲突。尽量将大事务拆分成多个小事务，减少锁的竞争。
使用较低的隔离级别： 较低的隔离级别可以减少锁的竞争，但也可能导致数据一致性问题。需要根据实际情况权衡。

MySQL提供了四种隔离级别：
- READ UNCOMMITTED：最低的隔离级别，可能导致脏读、不可重复读和幻读。
- READ COMMITTED：可以避免脏读，但可能导致不可重复读和幻读。
- REPEATABLE READ：可以避免脏读和不可重复读，但可能导致幻读。
- SERIALIZABLE：最高的隔离级别，可以避免所有并发问题，但性能最差。
设置隔离级别：
```
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
```
使用NOWAIT 和 SKIP LOCKED：
- NOWAIT：如果请求的资源被其他事务锁定，立即返回错误，而不是等待。
- SKIP LOCKED：忽略被其他事务锁定的行。
```
SELECT * FROM table_a WHERE id = 1 FOR UPDATE NOWAIT;

SELECT * FROM table_a WHERE column1 = 'value1' FOR UPDATE SKIP LOCKED;
```
合理设计索引： 索引可以加快查询速度，减少锁的持有时间。但是，过多的索引也会增加维护成本。

避免在循环中获取锁： 在循环中获取锁容易造成死锁。尽量将需要锁定的数据一次性取出，然后在循环中处理。

# 错误的例子
for item in items:
    with db_connection.cursor() as cursor:
        cursor.execute("SELECT * FROM table_a WHERE id = %s FOR UPDATE", (item.id,))
        row = cursor.fetchone()
        # 处理数据

# 正确的例子
ids = [item.id for item in items]
with db_connection.cursor() as cursor:
    cursor.execute("SELECT * FROM table_a WHERE id IN (%s) FOR UPDATE", (','.join(map(str, ids)),))
    rows = cursor.fetchall()
    # 在循环中处理数据

死锁检测和自动回滚： MySQL会自动检测死锁，并选择一个事务进行回滚，释放锁，让其他事务继续执行。但是，我们也可以通过设置参数来调整死锁检测的灵敏度。

使用乐观锁： 乐观锁不是真正的锁，而是一种并发控制机制。它通过在表中添加一个版本号字段，每次更新数据时都检查版本号是否一致，如果不一致，则说明数据已被其他事务修改，放弃更新。

-- 添加版本号字段
ALTER TABLE table_a ADD COLUMN version INT DEFAULT 0;

-- 更新数据
UPDATE table_a SET column1 = 'new_value', version = version + 1 WHERE id = 1 AND version = old_version;

-- 判断更新是否成功
IF ROW_COUNT() = 0 THEN
    -- 更新失败，数据已被其他事务修改
END IF;

批量操作： 尽量使用批量操作来减少事务的数量。例如，可以使用INSERT INTO ... VALUES (), (), ()语句一次性插入多条数据。

七、一些额外的建议：

监控数据库的锁等待情况，及时发现潜在的死锁风险。
定期审查SQL语句，检查是否存在死锁的隐患。
对开发人员进行死锁相关的培训，提高他们的并发编程意识。
在测试环境中模拟并发场景，测试代码的抗死锁能力。

总结：

死锁是并发编程中常见的问题，但是只要我们理解死锁的根源，掌握排查方法，并在设计事务时考虑到死锁的可能性，就可以有效地避免死锁的发生。

记住，预防胜于治疗！

好了，今天的讲座就到这里。希望大家以后在面对死锁的时候，不再瑟瑟发抖，而是能自信地说：“死锁？小样，看我怎么收拾你！”

大家有什么问题，欢迎提问！

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