面试题：MySQL 自增主键一定是连续的吗？

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测试环境：

MySQL版本：8.0

数据库表：T （主键id，唯一索引c，普通字段d）

如果你的业务设计依赖于自增主键的连续性，这个设计假设自增主键是连续的。但实际上，这样的假设是错的，因为自增主键不能保证连续递增。

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一、自增值的属性特征：

1. 自增主键值是存储在哪的？

MySQL5.7版本

在 MySQL 5.7 及之前的版本，自增值保存在内存里，并没有持久化。每次重启后，第一次打开表的时候，都会去找自增值的最大值 max(id)，然后将 max(id)+1 作为这个表当前的自增值。

MySQL8.0之后版本

在 MySQL 8.0 版本，将自增值的变更记录在了 redo log 中，重启的时候依靠 redo log 恢复重启之前的值。

可以通过看表详情查看当前自增值，以及查看表参数详情AUTO_INCREMENT值(AUTO_INCREMENT就是当前数据表的自增值)

2. 自增主键值的修改机制？

在表t中，我定义了主键id为自增值，在插入一行数据的时候，自增值的行为如下：

1. 如果插入数据时 id 字段指定为 0、null 或未指定值，那么就把这个表当前的 AUTO_INCREMENT 值填到自增字段；
2. 如果插入数据时 id 字段指定了具体的值，就直接使用语句里指定的值。

根据要插入的值和当前自增值的大小关系，自增值的变更结果也会有所不同。假设，某次要插入的值是 X，当前的自增值是 Y。

1. 如果 X<Y，那么这个表的自增值不变；
2. 如果 X≥Y，就需要把当前自增值修改为新的自增值。

二、新增语句自增主键是如何变化的：

我们执行以下SQL语句，来观察自增主键是如何进行变化的

insert into t values(null, 1, 1); 

流程图如下所示

流程步骤：

• AUTO_INCREMENT=1 （表示下一次插入数据时，如果需要自动生成自增值，会生成 id=1。）
• insert into t values(null, 1, 1) （执行器调用 InnoDB 引擎接口写入一行，传入的这一行的值是 (0,1,1)）
• get AUTO_INCREMENT=1 （InnoDB 发现用户没有指定自增 id 的值，获取表 t 当前的自增值 1 ）
• AUTO_INCREMENT=2 insert into t values(1, 1, 1) （将传入的行的值改成 (1,1,1)，并把自增值改为2）
• insert （1，1，1) 执行插入操作，至此流程结束

大家可以发现，在这个流程当中是先进行自增值的+1，在进行新增语句的执行的。大家可以发现这个操作并没有进行原子操作，如果SQL语句执行失败，那么自增是不是就不会连续了呢？

三、自增主键值不连续情况：（唯一主键冲突）

当我执行以下SQL语句时

insert into t values(null, 1, 1); 

第一次我们可以进行新增成功，根据自增值的修改机制。如果插入数据时 id 字段指定为 0、null 或未指定值，那么就把这个表当前的 AUTO_INCREMENT 值填到自增字段；

当我们第二次在执行以下SQL语句时，就会出现错误。因为我们表中c字段是唯一索引，会出现Duplicate key error错误导致新增失败。

例如：

• AUTO_INCREMENT=2 （表示下一次插入数据时，如果需要自动生成自增值，会生成 id=2。）
• insert into t values(null, 1, 1) （执行器调用 InnoDB 引擎接口写入一行，传入的这一行的值是 (0,1,1)）
• get AUTO_INCREMENT=2 （InnoDB 发现用户没有指定自增 id 的值，获取表 t 当前的自增值 2 ）
• AUTO_INCREMENT=3 insert into t values(2, 1, 1) （将传入的行的值改成 (2,1,1)，并把自增值改为3）
• insert （2，1，1) 执行插入操作，由于已经存在 c=1 的记录，所以报 Duplicate key error，语句返回。

可以看到，这个表的自增值改成 3，是在真正执行插入数据的操作之前。这个语句真正执行的时候，因为碰到唯一键 c 冲突，所以 id=2 这一行并没有插入成功，但也没有将自增值再改回去。所以，在这之后，再插入新的数据行时，拿到的自增 id 就是 3。也就是说，出现了自增主键不连续的情况。

四、自增主键值不连续情况：（事务回滚）

其实事务回滚原理也和上面一样，都是因为异常导致新增失败，但是自增值没有进行回退。

五、自增主键值不连续情况：（批量插入）

批量插入数据的语句，MySQL 有一个批量申请自增 id 的策略：

1. 语句执行过程中，第一次申请自增 id，会分配 1 个；
2. 1 个用完以后，这个语句第二次申请自增 id，会分配 2 个；
3. 2 个用完以后，还是这个语句， 第三次申请自增 id，会分配 4 个；
4. 依此类推，同一个语句去申请自增 id，每次申请到的自增 id 个数都是上一次的两倍。

执行以下SQL语句（在表t中先新增了4条数据，在创建表tt把表t数据进行批量新增）

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 tt like t;
insert into tt(c,d) select c,d from t;

insert into tt values(null, 5,5);

第一次申请到了 id=1，第二次被分配了 id=2 和 id=3， 第三次被分配到 id=4 到 id=7。当我们再执行 insert into t2 values(null, 5,5)，实际上插入的数据就是（8,5,5)，出现了自增主键不连续的情况。

六、自增主键值的优化

1.什么是自增锁

自增锁是一种比拟非凡的表级锁。并且在事务向蕴含了 AUTO_INCREMENT 列的表中新增数据时就会去持有自增锁，假如事务 A 正在做这个操作，如果另一个事务 B 尝试执行 INSERT语句，事务 B 会被阻塞住，直到事务 A 开释自增锁。

2.自增锁有哪些优化

在 MySQL 5.0 版本的时候，自增锁的范围是语句级别。也就是说，如果一个语句申请了一个表自增锁，这个锁会等语句执行结束以后才释放。显然，这样设计会影响并发度。在MySQL 5.1.22 版本引入了一个新策略，新增参数 innodb_autoinc_lock_mode，默认值是 1。

• 传统模式（Traditional）
  这个参数的值被设置为 0 时，表示采用之前 MySQL 5.0 版本的策略，即语句执行结束后才释放锁；

传统模式他可以保证数据一致性，但是如果有多个事务并发的执行 INSERT 操作，AUTO-INC的存在会使得 MySQL 的性能略有降落，因为同时只能执行一条 INSERT 语句。

• 间断模式（Consecutive）
  这个参数的值被设置为 1 时：普通 insert 语句，自增锁在申请之后就马上释放；类似 insert … select 这样的批量插入数据的语句，自增锁还是要等语句结束后才被释放；

间断模式他可以保证数据一致性，但是如果有多个事务并发的执行 INSERT 批量操作时，就会进行锁等待状态。如果我们业务插入数据量很大时，这个时候MySQL的性能就会大大下降。

• 穿插模式（Interleaved）
  这个参数的值被设置为 2 时，所有的申请自增主键的动作都是申请后就释放锁。

穿插模式他没有进行任何的上锁设置。在一定情况下是保证了MySQL的性能，但是他无法保证数据的一致性。如果我们在穿插模式下进行主从复制时，如果你的binlog格式不是row格式，主从复制就会出现不一致。

七、MySQL8.0做了哪些优化

在MySQL8.0之后版本，已经默认设置为 innodb_autoinc_lock_mode=2 ， binlog_format=row.。这样更有利与我们在 insert … select 这种批量插入数据的场景时，既能提升并发性，又不会出现数据一致性问题。