面试官：请用SQL模拟一个死锁

技术分享 2年前 (2022-04-29) 0 999+

文章首发于公众号：BiggerBoy

有读者说面试被问到怎么用SQL模拟数据库死锁？
这位读者表示对Java中的死锁还是略知一二的，但是突然用SQL写死锁的案例之前还真没遇到过，这个问题没答上来。所以今天就带大家一起来看下怎么用SQL让数据库中产生死锁。

什么是死锁

说到死锁，还是先来复习下什么是死锁吧。

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。

数据库死锁是指两个资源互相等待，如果需要“修改”一条数据，首先数据库管理系统会在上面加锁，以保证在同一时间只有一个事务能进行修改操作。锁定(Locking)发生在当一个事务获得对某一资源的“锁”时，这时，其他的事务就不能更改这个资源了，这种机制的存在是为了保证数据一致性。

数据库死锁示例

好了，复习完回到今天的正题。

有如下两个事务：
事务1先执行SQL1，更新id=1的，然后执行SQL2，更新id=2的。
事务2恰恰相反，它先更新id=2的，再更新id=1的。

SQL代码如下：

-- 事务1 begin; -- SQL1更新id为1的 update user set age = 1 where id = 1; -- SQL2更新id为2的 update user set age = 2 where id = 2; commit;

-- 事务2 begin; -- SQL1更新id为2的 update user set age = 3 where id = 2; -- SQL2更新id为1的 update user set age = 4 where id = 1; commit;

我们怎么手动操作模拟一下呢？

先执行事务1的SQL1

再执行事务2的SQL1

此时不会有什么问题。
接着，我们执行事务1的SQL2。此时这条SQL没有执行成功，一直在等待，如下如所示，“查询时间”一直在增加

然后执行事务2的SQL2，事务2报错，“Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction”，即数据库发现死锁了。

此时执行事务1的commit操作，再查看数据，id为1和2的age字段分别被修改为了1和2，即事务1执行成功。事务2即使再执行commit数据也不会发生变化，因为事务2报错终止操作被回滚了。

怎么造成死锁的呢？

下面给大家画个图，理解一下怎么造成死锁的。（事务1、事务2向下的箭头表示时间线）

当事务1和事务2都开始执行，如果都执行到第一个SQL时，是不会产生死锁的，因为操作的是不同的行，此时事务1对id=1的这条记录加了独占锁，事务2对id=2的这条记录加了独占锁，由于事务都没提交，所以这两个独占锁都没有释放。
然后两个事务都继续往下执行，我们手动控制了事务1先执行它的SQL2，即更新id=2的这条记录，由于id=2的这条记录被事务2锁着，所以这条SQL语句会被阻塞，一直等待，也就是上述图中显示的“查询时间”。
接着事务2执行它的SQL2，即更新id=1的这条记录，又因为事务1锁着id=1的这条记录，所以，此时形成了相互等待对方持有的锁的局面，即发生了死锁。但，数据库不会任由这两个事务一直等待下去，所以事务2执行SQL2时提示死锁，“Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction”，事务1不受影响，commit之后事务1执行成功。
此时可以通过看数据库状态，找到死锁相关的信息
SHOW ENGINE INNODB STATUS;

将status字段内容复制出来，由于内容太多，这里只贴出和死锁相关的，如下：

------------------------ LATEST DETECTED DEADLOCK ------------------------ 2022-04-23 15:47:53 0x10d08 *** (1) TRANSACTION: TRANSACTION 202027, ACTIVE 20 sec starting index read mysql tables in use 1, locked 1 LOCK WAIT 3 lock struct(s), heap size 1136, 2 row lock(s), undo log entries 1 MySQL thread id 4, OS thread handle 68972, query id 398 localhost ::1 root updating -- SQL2更新id为2的 update user set age = 2 where id = 2 *** (1) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: RECORD LOCKS space id 495 page no 3 n bits 72 index PRIMARY of table `walking_mybatis`.`user` trx id 202027 lock_mode X locks rec but not gap waiting Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 6; compact format; info bits 0  0: len 4; hex 80000002; asc     ;;  1: len 6; hex 00000003152c; asc      ,;;  2: len 7; hex 4000000132303f; asc @   20?;;  3: len 16; hex 77616c6b696e67383634353532303835; asc walking864552085;;  4: len 1; hex 30; asc 0;;  5: len 4; hex 80000003; asc     ;;  *** (2) TRANSACTION: TRANSACTION 202028, ACTIVE 12 sec starting index read, thread declared inside InnoDB 5000 mysql tables in use 1, locked 1 3 lock struct(s), heap size 1136, 2 row lock(s), undo log entries 1 MySQL thread id 5, OS thread handle 68872, query id 402 localhost ::1 root updating -- SQL2更新id为1的 update user set age = 4 where id = 1 *** (2) HOLDS THE LOCK(S): RECORD LOCKS space id 495 page no 3 n bits 72 index PRIMARY of table `walking_mybatis`.`user` trx id 202028 lock_mode X locks rec but not gap Record lock, heap no 2 PHYSICAL RECORD: n_fields 6; compact format; info bits 0  0: len 4; hex 80000002; asc     ;;  1: len 6; hex 00000003152c; asc      ,;;  2: len 7; hex 4000000132303f; asc @   20?;;  3: len 16; hex 77616c6b696e67383634353532303835; asc walking864552085;;  4: len 1; hex 30; asc 0;;  5: len 4; hex 80000003; asc     ;;  *** (2) WAITING FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: RECORD LOCKS space id 495 page no 3 n bits 72 index PRIMARY of table `walking_mybatis`.`user` trx id 202028 lock_mode X locks rec but not gap waiting Record lock, heap no 4 PHYSICAL RECORD: n_fields 6; compact format; info bits 0  0: len 4; hex 80000001; asc     ;;  1: len 6; hex 00000003152b; asc      +;;  2: len 7; hex 3f000001c31070; asc ?     p;;  3: len 16; hex 77616c6b696e67313533323639323335; asc walking153269235;;  4: len 1; hex 30; asc 0;;  5: len 4; hex 80000001; asc     ;;  *** WE ROLL BACK TRANSACTION (2)

从上面的日志中我们可以找到发生死锁的SQL和线程ID等相关信息。
通过以上的分析大家知道怎么模拟数据库中的死锁了吧。其实和Java多线程的死锁道理都是相通的，无非就是满足四个必要条件，即：
1、互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用；
2、请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放；
3、不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺；
4、循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

Java应用中数据库死锁的表现

通过Java操作数据库，模拟在实际应用中的数据库死锁。
首先是第一个业务方法，其实和上面用SQL模拟死锁的思路是一样的，这里的业务也很简单，先更新id为1的，再更新id为2的

@Transactional(rollbackFor = Exception.class) public void updateById() {     User record1 = new User();     record1.setId(1);     record1.setAge(1);     userMapper.updateByPrimaryKey(record1);     System.out.println("事务1 执行第一条SQL完毕");      User record2 = new User();     record2.setId(2);     record2.setAge(2);     userMapper.updateByPrimaryKey(record1);     System.out.println("事务1 执行第二条SQL完毕"); }

然后第二个业务方法，同样，模拟上面的SQL死锁，先更新id为2的，然后为了使这个先后顺序更加明显，效果更突出，我们让第二个业务方法休眠30毫秒，再更新id为1的

@Transactional(rollbackFor = Exception.class) public void updateById1() {     User record1 = new User();     record1.setId(2);     record1.setAge(3);     userMapper.updateByPrimaryKeySelective(record1);     System.out.println("事务2 执行第一条SQL完毕");     //休眠，保证先后执行顺序     try {         Thread.sleep(30);     } catch (InterruptedException e) {         e.printStackTrace();     }     User record2 = new User();     record2.setId(1);     record2.setAge(4);     userMapper.updateByPrimaryKeySelective(record2);     System.out.println("事务2 执行第二条SQL完毕"); }

然后我们进行单元测试，开两个线程，模拟多个用户请求，触发不同的业务操作数据库

@Test public void testDeadLock() {     new Thread(() -> {       userService.updateById();        System.out.println("事务1 执行完毕");     }).start();      new Thread(() -> {       userService.updateById1();        System.out.println("事务2 执行完毕");     }).start();     Thread.sleep(2000);//休眠，等待两个线程，确保都能执行 }

运行以上代码，执行结果如下。通过日志我们发现事务1顺利执行，事务2抛出异常

Exception in thread "Thread-5" org.springframework.dao.DeadlockLoserDataAccessException:  ### Error updating database.  Cause: com.mysql.cj.jdbc.exceptions.MySQLTransactionRollbackException: Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

详细错误堆栈如下：

事务1 执行第一条SQL完毕 事务2 执行第一条SQL完毕 事务1 执行第二条SQL完毕 事务1 执行完毕 Exception in thread "Thread-5" org.springframework.dao.DeadlockLoserDataAccessException:  ### Error updating database.  Cause: com.mysql.cj.jdbc.exceptions.MySQLTransactionRollbackException: Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction ### The error may exist in file [E:idea_projectspringboot-mybatis-demotargetclassesmapperUserMapper.xml] ### The error may involve com.wenbei.mapper.UserMapper.updateByPrimaryKeySelective-Inline ### The error occurred while setting parameters ### SQL: update user      SET age = ?      where id = ? ### Cause: com.mysql.cj.jdbc.exceptions.MySQLTransactionRollbackException: Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction ; Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction; nested exception is com.mysql.cj.jdbc.exceptions.MySQLTransactionRollbackException: Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction   at org.springframework.jdbc.support.SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator.doTranslate(SQLErrorCodeSQLExceptionTranslator.java:267)   at org.springframework.jdbc.support.AbstractFallbackSQLExceptionTranslator.translate(AbstractFallbackSQLExceptionTranslator.java:72)   at org.mybatis.spring.MyBatisExceptionTranslator.translateExceptionIfPossible(MyBatisExceptionTranslator.java:88)   at org.mybatis.spring.SqlSessionTemplate$SqlSessionInterceptor.invoke(SqlSessionTemplate.java:440)   at com.sun.proxy.$Proxy81.update(Unknown Source)   at org.mybatis.spring.SqlSessionTemplate.update(SqlSessionTemplate.java:287)   at org.apache.ibatis.binding.MapperMethod.execute(MapperMethod.java:67)   at org.apache.ibatis.binding.MapperProxy$PlainMethodInvoker.invoke(MapperProxy.java:152)   at org.apache.ibatis.binding.MapperProxy.invoke(MapperProxy.java:85)   at com.sun.proxy.$Proxy82.updateByPrimaryKeySelective(Unknown Source)   at com.wenbei.service.UserService.updateById1(UserService.java:50)   at com.wenbei.service.UserService$$FastClassBySpringCGLIB$$de54ea56.invoke(<generated>)   at org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy.invoke(MethodProxy.java:218)   at org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$CglibMethodInvocation.invokeJoinpoint(CglibAopProxy.java:771)   at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:163)   at org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$CglibMethodInvocation.proceed(CglibAopProxy.java:749)   at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAspectSupport.invokeWithinTransaction(TransactionAspectSupport.java:367)   at org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor.invoke(TransactionInterceptor.java:118)   at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)   at org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$CglibMethodInvocation.proceed(CglibAopProxy.java:749)   at org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy$DynamicAdvisedInterceptor.intercept(CglibAopProxy.java:691)   at com.wenbei.service.UserService$$EnhancerBySpringCGLIB$$4badf6b6.updateById1(<generated>)   at com.wenbei.AppTests.lambda$testDeadLock$1(AppTests.java:54)   at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) Caused by: com.mysql.cj.jdbc.exceptions.MySQLTransactionRollbackException: Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction   at com.mysql.cj.jdbc.exceptions.SQLError.createSQLException(SQLError.java:123)   at com.mysql.cj.jdbc.exceptions.SQLError.createSQLException(SQLError.java:97)   at com.mysql.cj.jdbc.exceptions.SQLExceptionsMapping.translateException(SQLExceptionsMapping.java:122)   at com.mysql.cj.jdbc.ClientPreparedStatement.executeInternal(ClientPreparedStatement.java:953)   at com.mysql.cj.jdbc.ClientPreparedStatement.execute(ClientPreparedStatement.java:370)   at com.alibaba.druid.filter.FilterChainImpl.preparedStatement_execute(FilterChainImpl.java:3409)   at com.alibaba.druid.filter.FilterEventAdapter.preparedStatement_execute(FilterEventAdapter.java:440)   at com.alibaba.druid.filter.FilterChainImpl.preparedStatement_execute(FilterChainImpl.java:3407)   at com.alibaba.druid.proxy.jdbc.PreparedStatementProxyImpl.execute(PreparedStatementProxyImpl.java:167)   at com.alibaba.druid.pool.DruidPooledPreparedStatement.execute(DruidPooledPreparedStatement.java:498)   at org.apache.ibatis.executor.statement.PreparedStatementHandler.update(PreparedStatementHandler.java:47)   at org.apache.ibatis.executor.statement.RoutingStatementHandler.update(RoutingStatementHandler.java:74)   at org.apache.ibatis.executor.SimpleExecutor.doUpdate(SimpleExecutor.java:50)   at org.apache.ibatis.executor.BaseExecutor.update(BaseExecutor.java:117)   at org.apache.ibatis.executor.CachingExecutor.update(CachingExecutor.java:76)   at org.apache.ibatis.session.defaults.DefaultSqlSession.update(DefaultSqlSession.java:197)   at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)   at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)   at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)   at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)   at org.mybatis.spring.SqlSessionTemplate$SqlSessionInterceptor.invoke(SqlSessionTemplate.java:426)   ... 20 more

你以为这就完了吗？回答完这个问题，面试官还有一连串的问题：