H2 數據庫中的鎖機制深度解析與實戰關鍵字

H2 數據庫的鎖機制是併發控制的核心，通過一系列關鍵字實現對行、表級別的鎖控制，平衡數據一致性與併發性能。以下從鎖類型精準控制、鎖行為優化、鎖狀態查詢三個維度，結合實戰場景詳解核心關鍵字，覆蓋高併發場景下的鎖使用技巧。

一、鎖類型核心關鍵字（精準控制鎖粒度）

1. 行級鎖關鍵字：FOR UPDATE（排他行鎖）

  • 作用：查詢時對匹配行加排他鎖，阻止其他事務修改 / 刪除該數據，直到當前事務提交 / 回滾。

  • 實戰場景：秒殺下單、餘額扣減等 “查詢 - 修改” 原子操作，避免超賣或重複扣減。

-- 秒殺場景：鎖定商品庫存，防止超賣
BEGIN;
-- 鎖定商品ID=1001的記錄，其他事務無法修改庫存
SELECT stock FROM products WHERE product_id = 1001 FOR UPDATE;
-- 扣減庫存（僅當前事務可執行）
UPDATE products SET stock = stock - 1 WHERE product_id = 1001;
-- 生成訂單
INSERT INTO orders (product_id, user_id, order_time) VALUES (1001, 5001, CURRENT_TIMESTAMP);
COMMIT;
  • 進階用法：FOR UPDATE SKIP LOCKED（跳過已鎖定行），適用於併發搶單場景，避免事務阻塞：
-- 跳過已被其他事務鎖定的商品，直接查詢可用庫存
SELECT product_id, stock FROM products WHERE category_id = 3 AND stock > 0 FOR UPDATE SKIP LOCKED LIMIT 1;

2. 共享行鎖關鍵字：SHARE MODE

  • 作用：對匹配行加共享鎖，允許其他事務加共享鎖（查詢），但禁止加排他鎖（修改 / 刪除）。

  • 實戰場景：多事務併發查詢同一數據（如統計報表），避免查詢期間數據被修改導致結果不一致。

-- 統計期間鎖定數據，允許其他查詢但禁止修改
BEGIN;
SELECT SUM(pay_amount) FROM orders WHERE order_date = '2024-10-01' SHARE MODE;
-- 執行統計計算，其他事務可查詢該訂單數據但無法修改
COMMIT;

3. 表級鎖關鍵字：LOCK TABLE ... IN [MODE]

  • 鎖模式：EXCLUSIVE（排他表鎖）、SHARE（共享表鎖）

  • 作用：對整個表加鎖，粒度比行級鎖粗，適用於批量操作或表結構修改。

  • 實戰場景 1：批量更新（排他表鎖）

-- 批量更新前加排他表鎖，禁止其他事務讀寫
LOCK TABLE orders IN EXCLUSIVE MODE;
-- 批量更新過期訂單狀態（無併發干擾）
UPDATE orders SET status = '已過期' WHERE order_time < '2024-01-01';
COMMIT; -- 提交後釋放鎖
  • 實戰場景 2：全局統計（共享表鎖）
-- 加共享表鎖，允許其他事務查詢但禁止修改
LOCK TABLE products IN SHARE MODE;
-- 統計全表商品庫存總量
SELECT category_id, SUM(stock) FROM products GROUP BY category_id;
COMMIT;

二、鎖行為優化關鍵字（避免阻塞與死鎖）

1. 鎖超時控制：SET LOCK_TIMEOUT

  • 作用：設置獲取鎖的超時時間（毫秒），超時未獲取鎖則拋出異常，避免事務無限期阻塞。

  • 實戰場景：高併發場景下防止單個事務阻塞導致系統雪崩。

-- 設置鎖超時時間為3秒（3000毫秒）
SET LOCK_TIMEOUT 3000;

BEGIN;
-- 若3秒內未獲取商品行鎖，直接拋出異常
SELECT stock FROM products WHERE product_id = 1001 FOR UPDATE;
UPDATE products SET stock = stock - 1 WHERE product_id = 1001;
COMMIT;

2. 非阻塞鎖：FOR UPDATE NOWAIT

  • 作用：獲取鎖時若發現已被佔用，直接拋出異常而非阻塞，適用於 “快速失敗” 場景。

  • 實戰場景：用户搶券、秒殺等場景，避免用户長時間等待。

-- 嘗試鎖定優惠券，失敗直接返回，不阻塞
BEGIN;
SELECT coupon_id FROM user_coupons WHERE user_id = 5001 AND status = '未使用' FOR UPDATE NOWAIT;
-- 領取優惠券（失敗則事務回滾）
UPDATE user_coupons SET status = '已使用' WHERE coupon_id = 8001;
COMMIT;

3. 死鎖檢測：SET DEADLOCK_TIMEOUT

  • 作用：設置死鎖檢測超時時間，H2 會自動檢測死鎖並終止其中一個事務，避免死鎖導致的系統卡死。
-- 設置死鎖檢測超時為2秒
SET DEADLOCK_TIMEOUT 2000;

-- 事務1
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE user_id = 1 FOR UPDATE;
SELECT * FROM orders WHERE order_id = 100 FOR UPDATE;

-- 事務2（併發執行）
BEGIN;
SELECT * FROM orders WHERE order_id = 100 FOR UPDATE;
SELECT * FROM users WHERE user_id = 1 FOR UPDATE;
-- 死鎖檢測觸發後，其中一個事務會被終止，拋出死鎖異常

三、鎖狀態查詢關鍵字（運維監控）

1. 查看當前鎖持有情況：INFORMATION_SCHEMA.LOCKS

  • 作用：通過系統表查詢當前數據庫的鎖狀態，包括鎖類型、持有事務、鎖定對象等。
-- 查詢所有持有鎖的信息
SELECT 
    LOCK_TYPE,       -- 鎖類型（TABLE/ROW）
    LOCK_MODE,       -- 鎖模式（EXCLUSIVE/SHARE）
    TABLE_NAME,      -- 鎖定表名
    TRANSACTION_ID,  -- 持有鎖的事務ID
    LOCKED_BY        -- 持有鎖的會話
FROM INFORMATION_SCHEMA.LOCKS;

2. 查看事務狀態：INFORMATION_SCHEMA.TRANSACTIONS

  • 作用：查詢當前活躍事務，輔助定位長時間持有鎖的事務。
-- 查詢所有活躍事務及鎖信息
SELECT 
    TRANSACTION_ID,
    START_TIME,      -- 事務啓動時間
    STATE,           -- 事務狀態（ACTIVE/COMMITTED/ROLLED_BACK）
    LOCK_COUNT       -- 事務持有鎖數量
FROM INFORMATION_SCHEMA.TRANSACTIONS WHERE STATE = 'ACTIVE';

四、鎖機制關鍵字使用原則

  1. 最小鎖粒度：優先使用行級鎖（FOR UPDATE/SHARE MODE），避免濫用表級鎖導致併發性能下降。

  2. 最短鎖持有時間：事務中僅在需要時加鎖，執行完核心操作後立即提交 / 回滾，減少鎖佔用時間。

  3. 避免循環鎖：多個事務操作同一組表時，按固定順序加鎖（如先鎖用户表再鎖訂單表），防止死鎖。

  4. 合理設置超時：通過LOCK_TIMEOUT/DEADLOCK_TIMEOUT避免事務阻塞或死鎖導致的系統不穩定。

這些鎖機制關鍵字覆蓋了從鎖類型選擇、行為優化到運維監控的全流程，在高併發場景（如秒殺、轉賬、庫存管理）中，合理運用FOR UPDATE、LOCK TABLE、SET LOCK_TIMEOUT等關鍵字，能有效保障數據一致性，同時最大化併發性能，讓 H2 數據庫在複雜併發環境中穩定運行。