MySQL的InnoDB引擎在可重复读（RR）隔离级别下，是如何通过Next-Key Lock机制防止幻读的？其加锁规则是什么？

Question

MySQL的InnoDB引擎在可重复读（RR）隔离级别下，是如何通过Next-Key Lock机制防止幻读的？其加锁规则是什么？

Answer 1

晚上好🌙🌙🌙
本答案参考通义千问

MySQL的InnoDB引擎在可重复读（Repeatable Read, RR）隔离级别下，通过Next-Key Lock机制来防止幻读（Phantom Read）。这是InnoDB实现隔离性的重要机制之一。

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一、什么是幻读？

幻读是指在一个事务中，多次查询同一范围的数据，结果集的行数发生了变化。例如：

• 事务A第一次查询 WHERE id > 10 得到3条记录。
• 事务B插入一条 id=15 的记录并提交。
• 事务A再次查询 WHERE id > 10，得到4条记录。

这就是幻读。

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二、InnoDB如何通过Next-Key Lock防止幻读？

InnoDB使用 Next-Key Lock 来锁定一个范围，并且同时锁定该范围内的记录和间隙（Gap）。这样可以阻止其他事务在该范围内插入新的记录。

1. Next-Key Lock的组成

Next-Key Lock = Record Lock（记录锁） + Gap Lock（间隙锁）

• Record Lock：锁定某一行数据（根据主键或唯一索引）。
• Gap Lock：锁定两个相邻记录之间的“间隙”，防止其他事务插入新记录。

注意： 在RR隔离级别下，InnoDB默认会使用Next-Key Lock来防止幻读。

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三、Next-Key Lock的加锁规则

InnoDB的加锁规则遵循以下逻辑：

1. 对等值查询（如 WHERE id = 10）

• 如果有主键索引，则只加 Record Lock（仅锁定该行）。
• 如果没有主键索引，但有唯一索引，则也只加 Record Lock。

2. 对范围查询（如 WHERE id > 10 或 WHERE id BETWEEN 10 AND 20）

• 加 Next-Key Lock，即同时锁定记录和间隙。
• 例如：WHERE id > 10，会锁定所有大于10的记录以及它们之间的间隙。

3. 对全表扫描（无索引）

• InnoDB会对整个表加 Next-Key Lock，从最小的主键到最大的主键，包括所有间隙。
• 这样即使没有索引，也能防止其他事务插入新记录。

4. 对唯一索引的范围查询

• 如果是唯一索引，那么Next-Key Lock会退化为 Record Lock，因为唯一索引保证了不会出现多个相同值的记录。

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四、Next-Key Lock的示例说明

假设有一个表 users，结构如下：

CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(255)
);

插入数据：

INSERT INTO users VALUES (1, 'Alice'), (3, 'Bob'), (5, 'Charlie');

现在执行以下SQL：

SELECT * FROM users WHERE id > 2 FOR UPDATE;

此时，InnoDB会加以下锁：

• Record Lock：锁定 id=3 和 id=5。
• Gap Lock：锁定 (2,3) 和 (3,5) 之间的间隙，防止插入 id=4。

因此，其他事务无法插入 id=4 的记录，从而避免了幻读。

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五、Next-Key Lock的优缺点

✅ 优点：

• 有效防止幻读。
• 保证了事务的隔离性。
• 对于大多数应用场景足够安全。

❌ 缺点：

• 锁定范围较大，可能导致死锁或性能下降。
• 在某些高并发场景下，可能影响系统吞吐量。

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六、Next-Key Lock与MVCC的关系

InnoDB在RR隔离级别下，结合多版本并发控制（MVCC），使得事务看到的是一个一致性快照，而不是实时数据。这进一步增强了隔离性。

注意： 即使使用MVCC，InnoDB仍需要Next-Key Lock来防止幻读，尤其是在写操作中。

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七、总结

| 问题 | 回答 | |------|------| | InnoDB在RR隔离级别下如何防止幻读？ | 通过Next-Key Lock机制，锁定记录和间隙。 | | Next-Key Lock由哪两部分组成？ | Record Lock + Gap Lock | | 什么情况下加Record Lock？ | 等值查询且存在主键或唯一索引时。 | | 什么情况下加Next-Key Lock？ | 范围查询或全表扫描时。 | | 是否所有查询都会加锁？ | 不是，只有在FOR UPDATE或UPDATE/DELETE等写操作时才会加锁。 |

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八、代码示例（修改后的SQL）

如果你希望显式地控制锁行为，可以使用 FOR UPDATE 或 LOCK IN SHARE MODE：

-- 查询并加锁，防止其他事务修改或插入
SELECT * FROM users WHERE id > 2 FOR UPDATE;

建议：在实际开发中，应合理设计索引和事务边界，避免不必要的锁竞争。

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九、扩展知识

• RC（Read Committed）隔离级别：不使用Gap Lock，允许幻读。
• RR（Repeatable Read）隔离级别：使用Next-Key Lock，防止幻读。
• InnoDB的锁升级策略：如果事务开始时没有加锁，后续加锁可能会升级为更严格的锁。

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如有更多关于锁机制、事务隔离级别、MVCC等问题，欢迎继续提问！