深入談談MySQL中的自增主鍵

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MySQL的主鍵可以是自增的，那麼如果在斷電重啟後新增的值還會延續斷電前的自增值嗎？自增值默認為1，那麼可不可以改變呢？下面就說一下 MySQL的自增值。

特點

保存策略

1、如果存儲引擎是 MyISAM，那麼這個自增值是存儲在數據文件中的；

2、如果是 InnoDB引擎，1）在 5.6之前是存儲在內存中，沒有持久化，在重啟後會去找最大的鍵值，舉個例子，如果一個表當前數據行裡最大 id是10，AUTO_INCREMENT=11。這時候，我們刪除 id=10 的行，AUTO_INCREMENT 還是 11。但如果馬上重啟實例，重啟後這個表的 AUTO_INCREMENT 就會變成 10；

　　　　　　　　　　　 2）在 8.0開始，自增值就保存在 redo log中，重啟後會從 redo log中讀取之前保存的自增值。

自增值的確定

1、如果插入數據時 id字段指定為0、null或未指定，那麼就把這個表當前的 AUTO_INCREMENT值填到自增字段，並且會以auto_increment_offset作為初始值，auto_increment_increment為步長，找出第一個大於當前自增值的值作為新的自增值。

2、如果插入的數據的 id字段指定瞭具體的值，就直接使用語句裡的值。

在一些場景下，使用的就不全是默認值。比如，雙 M 的主備結構裡要求雙寫的時候，我們就可能會設置成 auto_increment_increment=2，讓一個庫的自增 id 都是奇數，另一個庫的自增 id 都是偶數，避免兩個庫生成的主鍵發生沖突。

自增值的修改

假設某次要輸入的值是 X，當前的自增值是 Y。那麼：

1、如果 X<Y，那麼這個表的自增值不變；

2、如果X≥Y，那麼就把當前自增值修改為新的自增值。

執行過程

假設有表t ，id是自增主鍵，在已有 (1,1,1)的情況下，插入一條 (null,1,1)，那麼執行過程就如下：

1、執行器調用 InnoDB 引擎接口寫入一行，傳入的這一行的值是 (0,1,1);

2、InnoDB 發現用戶沒有指定自增 id 的值，獲取表 t 當前的自增值 2；

3、將傳入的行的值改成 (2,1,1);

4、將表的自增值改成 3；

5、繼續執行插入數據操作，由於已經存在 c=1 的記錄，所以報 Duplicate key error，語句返回。

帶來的問題

由於上面說得這種特性，在一些場景中會出現主鍵不連續的現象。

場景1：添加數據時唯一索引重復

在 c列索引重復後，原本要分配的主鍵值 2就會被丟棄，而下次再次插入就從 2 開始計算，也就變成瞭 3。

場景2：事務回滾

insert into t values(null,1,1);
begin;
insert into t values(null,2,2);
rollback;
insert into t values(null,2,2);
//插入的行是(3,2,2)

在第二條語句回滾後分配給其的主鍵 2也會被丟棄。

場景3：特殊批插入優化導致

這裡說得特殊的批插入指的是insert … select、replace … select 和 load data 語句。為什麼說這些語句可能會導致？這就要說到自增鎖瞭。首先自增鎖是為瞭避免多線程沖突，因為在多線程下，如果同時有多個線程來獲取自增值，那麼就可能會導致同一個自增值被分配給多條記錄，導致逐漸沖突。所以需要自增鎖，而為什麼前面說得這些批插入語句會導致主鍵不連續，在下面自增鎖部分會說到。

問題：在說自增鎖之前，先思考一個問題，為什麼對於前兩個場景，不把自增主鍵值設為可以回滾的？這樣不就可以避免不連續瞭麼？

答：因為設計成可回滾的會導致性能下降，看下面這個場景。

1、假設事務 A 申請到瞭 id=2， 事務 B 申請到 id=3，那麼這時候表 t 的自增值是 4，之後繼續執行。

2、事務 B 正確提交瞭，但事務 A 出現瞭唯一鍵沖突。

3、如果允許事務 A 把自增 id 回退，也就是把表 t 的當前自增值改回 2，那麼就會出現這樣的情況：表裡面已經有 id=3 的行，而當前的自增 id 值是 2。

4、接下來，繼續執行的其他事務就會申請到 id=2，然後再申請到 id=3。這時，就會出現插入語句報錯“主鍵沖突”。

而為瞭解決上面這個問題，就需要從下面兩個方法中選一個。

方法一、每次申請 id 之前，先判斷表裡面是否已經存在這個 id。如果存在，就跳過這個 id。但是，這個方法的成本很高。因為，本來申請 id 是一個很快的操作，現在還要再去主鍵索引樹上判斷 id 是否存在。

方法二：把自增 id 的鎖范圍擴大，必須等到一個事務執行完成並提交，下一個事務才能再申請自增 id。這個方法的問題，就是鎖的粒度太大，系統並發能力大大下降。

所以，綜合來看，比如取消自增值回滾的功能。

自增鎖

自增鎖是為瞭避免在多線程中多個線程獲取到同一個主鍵值，導致主鍵沖突。

加鎖策略

5.0版本：范圍是語句，隻有等到語句執行完後才會釋放。

5.1.22開始：引入瞭一個innodb_autoinc_lock_mode參數，根據參數值的不同執行不同的策略。默認是1。

1、參數等於0，表示采用之前的策略，即語句執行結束就會釋放。

2、參數等於1，對於普通 insert語句，自增鎖在申請之後立馬釋放；

　　　　　　　對於 insert…select這樣的批量插入數據的語句，會等到語句執行完才會釋放。加鎖范圍是 select所涉及到的范圍和間隙。

3、參數等於3，所有的申請自增主鍵的動作都是申請後就釋放鎖。

問題：為什麼默認情況下， insert…select這樣的批操作要使用語句級的鎖？為什麼參數默認不是2？

答：因為對於 insert…select這樣的批量插入數據的語句，可能會導致主從不一致的情況發生。

在 sessionB執行完 “create table t2 like t”後，sessionA和 sessionB同時操作 t2。如果沒有鎖，那麼執行過程就可能會出現下面的情況。

session B 先插入瞭兩個記錄，(1,1,1)、(2,2,2)；然後，session A 來申請自增 id 得到 id=3，插入瞭（3,5,5)；之後，session B 繼續執行，插入兩條記錄 (4,3,3)、 (5,4,4)。

雖然這樣看起來確實沒有什麼問題，但是如果是在集群中，主機這樣執行，提示 binlog是 statement格式的，那麼從機執行的順序就有可能和主機不一致，最終導致主從不一致。所以需要在批量插入時加鎖。而如果設置為2，那麼如果 binlog不是 row，就會導致主從數據不一致。

所以，要想保證數據一致，也保證系統的並發性，可以有兩種方案：

方案一：將 binlog格式設為 statement，innodb_autoinc_lock_mode設為1。

方案二：將 binlog格式設為 row，innodb_autoinc_lock_mode設為2。一般我們為瞭保證 MySQL的高可用，都將 binlog設為 row，所以一般選擇第二種方案。

批插入的優化

在批插入時，由於不知道一次性插入的語句有多少，如果記錄多達幾千萬甚至上億條，那麼每次插入都需要分配一次自增值，這樣效率會很慢，所以 MySQL 對批操作進行瞭優化：

1、語句執行過程中，第一次申請自增 id，會分配 1 個；

2、1 個用完以後，這個語句第二次申請自增 id，會分配 2 個；

3、2 個用完以後，還是這個語句，第三次申請自增 id，會分配 4 個；

4、依此類推，同一個語句去申請自增 id，每次申請到的自增 id 個數都是上一次的兩倍。

舉個例子，執行下面的代碼

insert into t values(null, 1,1);
insert into t values(null, 2,2);
insert into t values(null, 3,3);
insert into t values(null, 4,4);
create table t2 like t;
insert into t2(c,d) select c,d from t;
insert into t2 values(null, 5,5);

insert…select，實際上往表 t2 中插入瞭 4 行數據。但是，這四行數據是分三次申請的自增 id，第一次申請到瞭 id=1，第二次被分配瞭 id=2 和 id=3， 第三次被分配到 id=4 到 id=7。由於這條語句實際隻用上瞭 4 個 id，所以 id=5 到 id=7 就被浪費掉瞭。之後，再執行 insert into t2 values(null, 5,5)，實際上插入的數據就是（8,5,5)。這就是前面說到主鍵不連續的第三種情況。

insert…select前後操作同一個表會用到臨時表

假設有表結構

CREATE TABLE `t` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `c` int(11) DEFAULT NULL,
 `d` int(11) DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY (`id`),
 UNIQUE KEY `c` (`c`)
) ENGINE=InnoDB;

insert into t values(null, 1,1);
insert into t values(null, 2,2);
insert into t values(null, 3,3);
insert into t values(null, 4,4);

create table t2 like t

如果執行的語句是：

insert into t2(c,d) (select c+1, d from t force index(c) order by c desc limit 1);

如果我們查詢慢日志，會發現

掃描行數是1，也就是直接在 t上通過索引找到那一條記錄，然後插入 t2表。

如果將這條語句改成

insert into t(c,d) (select c+1, d from t force index(c) order by c desc limit 1);

那麼此時查看慢日志就會發現變成瞭 5，這是為什麼？就算全查出來也隻會是4條，這時我們查看掃描行數的變化

發現前後變化是4行，所以確定瞭是使用瞭臨時表，那麼就可以確定過程是：

1、創建臨時表，表裡有兩個字段 c 和 d。

2、按照索引 c 掃描表 t，依次取 c=4、3、2、1，然後回表，讀到 c 和 d 的值寫入臨時表。這時，Rows_examined=4。

3、由於語義裡面有 limit 1，所以隻取瞭臨時表的第一行，再插入到表 t 中。這時，Rows_examined 的值加 1，變成瞭 5。

至於為什麼需要臨時表，這是為瞭防止在讀取時，讀到瞭剛剛插入的值。

優化

因為select返回的記錄數較少，所以可以使用內存臨時表來優化，

create temporary table temp_t(c int,d int) engine=memory;
insert into temp_t (select c+1, d from t force index(c) order by c desc limit 1);
insert into t select * from temp_t;
drop table temp_t;

這樣掃描的總行數隻有 select的 1加上臨時表上的 1。

最後

對於唯一索引的沖突，可以使用insert into … on duplicate key update來進行沖突後的更新處理，假設表 t中有(1,1,1)、(2,2,2)兩條記錄，那麼執行：

在插入時發現沖突就對沖突的記錄進行修改操作。

總結

到此這篇關於MySQL中的自增主鍵的文章就介紹到這瞭,更多相關MySQL自增主鍵內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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