面试题：MySQL排他锁如何保障单表写操作的原子性

Question

在MySQL中，当对一张表进行写操作（如INSERT、UPDATE、DELETE）时，排他锁是怎样确保操作的原子性的？请描述其基本原理和加锁机制。

Answer 1

基本原理

1. 原子性定义：原子性要求一个事务中的所有操作要么全部成功执行，要么全部不执行。在MySQL写操作场景下，排他锁通过阻止其他事务对同一资源进行并发写操作，保证当前写操作相关的一系列数据库修改作为一个整体执行，不会被其他事务干扰，从而实现原子性。
2. 隔离数据修改：当一个事务获取到排他锁后，就相当于对该数据资源（如某一行数据或某一页数据）进行了独占。其他事务想要对同一资源进行任何写操作（INSERT、UPDATE、DELETE）或某些读操作（如一致性读需要获取共享锁，与排他锁互斥）都必须等待该排他锁被释放。这就确保了在持有排他锁期间，当前事务对数据的修改不会被其他事务覆盖或干扰，如同将这些修改操作包裹在一个原子单元内。

加锁机制

1. 行级锁：
   • 适用场景：在InnoDB存储引擎中，对于基于索引条件的写操作（如UPDATE users SET age = 25 WHERE id = 1;，假设id是索引列），通常使用行级锁。
   • 加锁过程：事务会根据SQL语句中的条件定位到对应的索引记录，然后对这些索引记录所在的行加上排他锁。只有持有该行排他锁的事务才能对该行数据进行修改。其他事务如果试图对同一行进行写操作，会进入等待状态，直到持有锁的事务提交或回滚，释放了排他锁。
2. 表级锁：
   • 适用场景：当操作无法通过索引精准定位到具体行（如UPDATE users SET age = 25;，没有WHERE条件或者WHERE条件没有使用索引），或者某些存储引擎（如MyISAM）本身不支持行级锁时，会使用表级锁。
   • 加锁过程：事务会对整个表加上排他锁，这意味着在锁被持有期间，其他事务不能对该表进行任何写操作，甚至某些读操作（取决于存储引擎和隔离级别）也会被阻塞。只有持有表级排他锁的事务可以对表中的数据进行INSERT、UPDATE、DELETE操作。当事务执行完毕（提交或回滚），表级排他锁才会被释放，其他事务才能对该表进行操作。
3. 意向锁：
   • 适用场景：意向锁主要用于协调行级锁和表级锁，避免死锁和提高锁的兼容性。
   • 加锁过程：当事务想要对某一行数据加排他锁（行级）时，会首先对包含该行的表加上意向排他锁（IX锁）。意向排他锁表明事务即将对表中的某些行加排他锁。如果其他事务想要对整个表加排他锁（表级），它需要检查表上是否有意向排他锁。如果存在意向排他锁，说明有事务正在或即将对表中的某些行进行写操作，此时表级排他锁不能获取，从而避免了锁冲突和死锁。