【MySQL事务】深刻理解事务隔离以及MVCC

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文章目录

什么叫事务
事务的提交方式
常见的事务操作方式
- 事务的开始与回滚
- 总结
- 事务的隔离
- - 设置隔离级别
  - 解释脏读
  - 解释幻读
  - 解释不可重复读
  - 为什么可重复读不能解决幻读问题？
  - 总结
  - 数据库并发的场景
  - - MVCC
    - - 隐藏列字段
      - undo日志
      - Read view
      - RR和RC的本质区别
      - 总结
        什么叫事务
        
        在MySQL中，事务（Transaction）是一组为达成某种目的的sql操作。事务可以是单条sql语句，也可以是多条语句的集合。例如银行的一次转账，主要包含两个sql操作：一是某某用户的资产减少，二是另一个用户的资产增加。将这两条sql语句打包起来就可以称之为一个简单的转账事务。对于用户而言，他并不需要关注事务的过程，他只关心这一件事务有没有完成。即使在底层事务有执行过程，但是在概念上我们认为事务就是原子性的，即忽略中间的执行过程。
        
        事务除了是sql操作的集合之外，还满足以下四个属性：
        
        原子性（Atomicity）：一个事务中的所有操作必须要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间的某个环节。即使在事务的执行过程中发生了某种错误，mysql也会回滚到事务开始前的状态。
        一致性(Consistency)：一致性确保事务将数据库从一个一致状态转变为另一个一致状态。在事务开始和完成时，数据库必须遵守所有定义的规则，包括数据的完整性约束。
        隔离性( I solation)：数据库允许多个并发事务同时对同一数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于sql交叉执行而导致数据不一致。具体来说，事务隔离又分为不同级别，包括：读未提交（Read uncommitted）、读提交（ read committed ）、可重复读（ repeatable read ）和串行化（ Serializable ）。不同的隔离级别会影响并发控制的严格程度，隔离级别越低越危险，效率越高，隔离级别越高越安全，效率越低。不同的场景需要选择合适的隔离级别。mysql默认的隔离级别是可重复读。
        持久性(Durability)：事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。
        上面四个属性可以简称为AICD
        值得注意的是，在MySQL中并不是所有存储引擎都支持事务，比如MyISAM就不支持，而Innodb是支持的。这一点可以在mysql中使用sqlshow engines;查看
        
        
        事务的提交方式
        
        事务的提交方式常见的有两种：
        
        自动提交
        手动提交
        可以使用sql查看事务提交方式如：
        ON表示自动提交，OFF表示关闭自动提交,默认是ON
        可以使用set来改变mysql的自动提交模式,0表示关闭，1表示打开
        
        
        
        常见的事务操作方式
        
        下面用具体的sql样例来展示常见的事务操作，为了方便观察，以下事务操作是在读未提交的隔离级别下进行的，关于修改数据库的隔离级别操作后面会讲，目前不用在意。
        
        现创建测试表
        
        create table if not exists account( id int primary key, name varchar(50) not null default '', blance decimal(10,2) not null default 0.0 )ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=UTF8;
        
        上述sql初建了一个简单的银行用户表
        
        事务的开始与回滚
        
        begin表示开启一个事务
        commit表示提交事务
        savepoint 设置保存点，将来可以回滚到保存点之前
        rollback 回滚操作，可以回滚到某一个保存点，如果一个事务被提交了则不能回退
        
        我们可以看到在一个事务中，使用rollback可以将当前状态回滚到某一个保存点之前
        如果直接在事务中使用rollback则表示回滚到事务的最开始，例如：
        
        值得注意的是，如果我们开启一个事物但是没有commit提交，发生异常中断后，MySQL会自动回滚
        
        一旦我们conmmit提交了事务，之后发生中断mysql崩溃，数据也不会受到影响，此时数据已经持久化保存在数据库表文件中，这体现了事务的数据持久性。
        
        begin操作会自动更改提交方式，不会受MySQL是否自动提交影响
        一旦开启事务，就必须要使用commit提交，即使我们设置了自动提交，在遇到异常时，一样会回滚。这一点在上面的实验中已经可以证明。
        
        自动提交只会影响单sql事务
        实验一：终端A关闭自动提交，执行一条单sql事务后发生中断，观察现象
        
        
        实验二：终端A打开自动提交，执行一条单sql事务后发生中断，观察其现象
        
        
        
        总结
        
        只要使用begin或者start transaction开启事务，就必须要通过commit提交，否则即使设置了autocommit也不会自动提交。
        事务可以手动回滚，同时，当操作异常时，MySQL会自动回滚
        对于InnoDB每一条SQL语句都默认封装成一个事务，自动提交。（除select外）
        事务的隔离
        
        既然MySQL支持并发访问，那多个事务一起访问同一个数据库中同一张表的场景就会经常出现。不同事物之间可能会有sql交叉执行的情况。例如一个事物执行updata另一个事务执行select，应该先执行谁呢？为了避免多个事务相互影响，MySQL提供了一系列方案来维持事物并发时数据的一致性，这就叫做事务的隔离。当然，事务的隔离并不是完全将两个事务隔离开互不干扰，根据不同的场景，我们需要选择不同的隔离程度。隔离程度的不同也决定了隔离级别的不同。下面我们将谈谈事物的隔离级别有哪些：
        
        读未提交（Read Uncommitted）：该隔离级别下的事务可以看到其他事务没有提交的执行结果，相当于没有隔离，会产生许多并发问题，如脏读，幻读，不可重复读等（后面会讲解什么是脏读等）。
        读提交（Read Committed）：该隔离级别下，一个正在执行的事务能看到另一个已经提交的事务的执行结果，这种隔离级别不会导致脏读，但是不可重复读以及幻读。
        可重复读（Repeatable Read）：MySQL默认的隔离级别。该隔离级别的事务看到的数据是一致的，不会受到其他事务的影响，即使其他事物提交了。InnoDB存储引擎默认使用这个隔离级别。注意该隔离级别依旧存在幻读问题。
        串行化（Serializable）：事物的最高隔离级别。通过强制对事物进行排序，使得每一个事物的开始必然是在另一个事物结束之后，也就不会有冲突问题，从而解决了幻读问题。它在每行数据上面加上共享锁。可能这种隔离级别的效率太低了。
        下面解释什么是脏读、幻读、不可重复读。在此之前先介绍如何在MySQL中设置隔离级别。
        
        设置隔离级别
        
        查看全局的隔离级别
        可以使用sqlselect transaction_isolation;（mysql8.0以前版本是tx_isolation）
        查看当前会话的隔离级
        使用sql select @@session.transaction_isolation;
        全局隔离级别是对整个MySQL服务器实例的默认设置，影响所有新创建的会话（连接）。当你设置全局隔离级别时，任何新的连接都会使用这个隔离级别，除非在会话中另行指定。当前会话隔离级别只影响当前连接的事务隔离级别，当你设置会话隔离级别时，该设置仅对当前连接有效，不会影响其他会话。会话隔离级别的优先级要高于全局隔离级别。
        
        设置全局隔离级别
        以设置为RR级别(重复读)为例，使用sql set global transaction isolation level repeatable read;
        值得注意的是，如果我们只修改全局隔离级别，那么需要重启更新会话隔离级别
        
        设置会话隔离级别
        set session transaction isolation level repeatable read;
        解释脏读
        
        脏读是指一个事务能读取到另一个事务尚未提交的修改数据
        
        例如：
        事务A开始并更新了一行数据，但是未提交
        事务B读取了事务A未提交的这行数据
        事务A回滚了此次修改数据
        此时事务B读到的就是无效数据
        
        解决方法：将隔离级别设置为RC（读提交），或者更高。
        
        解释幻读
        
        幻读是指在一个事务中，两次查询到的数据结果集不一致，因为其他事务在两次查询之间插入或者删除了数据。注意幻读与脏读的区别，脏读主要是指读取到未提交的事务，且被回滚导致另一事务读取到的数据无效，它的问题在于数据不可靠。而幻读的问题在于查询结果不一致，结果集中出现新的行或消失的行，导致数据一致性问题。主要在RR及以下的隔离级别发生。
        
        解释不可重复读
        
        不可重复读是指在一个事务中，连续读取同一行数据时，因为其他事务的提交而导致结果不一致。
        
        例子:
        事务A读取了一行数据。
        事务B更新了这行数据并提交。
        事务A再次读取同一行数据，发现数据已经发生了变化。
        
        为什么可重复读不能解决幻读问题？
        
        隔离性的实现是通过对数据加锁来实现的，而insert待插入的数据本来是不存在的，那么一般加锁无法屏蔽这类问题。MySQL在RR级别解决了幻读问题（其它数据库不一定），解决的方式是通过用next-key间隙锁（GAP+行锁）。
        
        间隙锁（next-key locking）:间隙锁是一种锁定策略，不仅锁定表中的行，也锁定行之间的间隙，防止其他事务在间隙中插入新的行，从而避免幻读。
        
        间隙（GAP）：当我们使用范围查询时，InnoDB首先会给复合条件的行加锁，但是对于不在查询范围的行，我们就称为间隙。
        
        例如：
        假设有一张employees,其结构如下：
        
        CREATE TABLE employees ( id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(100) );
        
        初始表数据如下：
        
        id name
        1 Alice
        3 Bob
        5 Charlie
        事务A执行以下查询：
        
        START TRANSACTION; SELECT * FROM employees WHERE id >= 3 AND id // 省略... private: /** 高水位，大于等于这个ID的事务均不可见*/ trx_id_t m_low_limit_id; /** 低水位：小于这个ID的事务均可见 */ trx_id_t m_up_limit_id; /** 创建该 Read View 的事务ID*/ trx_id_t m_creator_trx_id; /** 创建视图时的活跃事务id列表*/ ids_t m_ids; /** 配合purge，标识该视图不需要小于m_low_limit_no的UNDO LOG， * 如果其他视图也不需要，则可以删除小于m_low_limit_no的UNDO LOG*/ trx_id_t m_low_limit_no; /** 标记视图是否被关闭*/ bool m_closed; // 省略... };