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一.事务有哪些特性?
二.并行事务会引发什么问题?
脏读
不可重复读
幻读
三.事务的隔离级别有哪些?
一.事务有哪些特性?
- 原子性(Atomicity):一个事务中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不会结束在中间某个环节,而且事务在执行过程中发生错误,会被回滚到事务开始前的状态,就像这个事务从来没有执行过一样,就好比买一件商品,购买成功时,则给商家付了钱,商品到手;购买失败时,则商品在商家手中,消费者的钱也没花出去。
- 一致性(Consistency):是指事务操作前和操作后,数据满足完整性约束,数据库保持一致性状态。比如,用户 A 和用户 B 在银行分别有 800 元和 600 元,总共 1400 元,用户 A 给用户 B 转账 200 元,分为两个步骤,从 A 的账户扣除 200 元和对 B 的账户增加 200 元。一致性就是要求上述步骤操作后,最后的结果是用户 A 还有 600 元,用户 B 有 800 元,总共 1400 元,而不会出现用户 A 扣除了 200 元,但用户 B 未增加的情况(该情况,用户 A 和 B 均为 600 元,总共 1200 元)。
- 隔离性(Isolation):数据库允许多个并发事务同时对其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交叉执行而导致数据的不一致,因为多个事务同时使用相同的数据时,不会相互干扰,每个事务都有一个完整的数据空间,对其他并发事务是隔离的。也就是说,消费者购买商品这个事务,是不影响其他消费者购买的。
- 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。
InnoDB 引擎通过什么技术来保证事务的这四个特性的呢?
- 持久性是通过 redo log (重做日志)来保证的;
- 原子性是通过 undo log(回滚日志) 来保证的;
- 隔离性是通过 MVCC(多版本并发控制) 或锁机制来保证的;
- 一致性则是通过持久性+原子性+隔离性来保证;
二.并行事务会引发什么问题?
MySQL 服务端是允许多个客户端连接的,这意味着 MySQL 会出现同时处理多个事务的情况。
那么在同时处理多个事务的时候,就可能出现脏读(dirty read)、不可重复读(non-repeatable read)、幻读(phantom read)的问题。
脏读
如果一个事务「读到」了另一个「未提交事务修改过的数据」,就意味着发生了「脏读」现象。
不可重复读
在一个事务内多次读取同一个数据,如果出现前后两次读到的数据不一样的情况,就意味着发生了「不可重复读」现象。
幻读
在一个事务内多次查询某个符合查询条件的「记录数量」,如果出现前后两次查询到的记录数量不一样的情况,就意味着发生了「幻读」现象。
三事务的隔离级别有哪些?
- 读未提交(read uncommitted),指一个事务还没提交时,它做的变更就能被其他事务看到;
- 读提交(read committed),指一个事务提交之后,它做的变更才能被其他事务看到;
- 可重复读(repeatable read),指一个事务执行过程中看到的数据,一直跟这个事务启动时看到的数据是一致的,MySQL InnoDB 引擎的默认隔离级别;
- 串行化(serializable );会对记录加上读写锁,在多个事务对这条记录进行读写操作时,如果发生了读写冲突的时候,后访问的事务必须等前一个事务执行完成,才能继续执行;
MySQL InnoDB 引擎的默认隔离级别虽然是「可重复读」,但是它很大程度上避免幻读现象(并不是完全解决了,详见这篇),解决的方案有两种:
- 针对快照读(普通 select 语句),是通过 MVCC 方式解决了幻读,因为可重复读隔离级别下,事务执行过程中看到的数据,一直跟这个事务启动时看到的数据是一致的,即使中途有其他事务插入了一条数据,是查询不出来这条数据的,所以就很好了避免幻读问题。
- 针对当前读(select ... for update 等语句),是通过 next-key lock(记录锁+间隙锁)方式解决了幻读,因为当执行 select ... for update 语句的时候,会加上 next-key lock,如果有其他事务在 next-key lock 锁范围内插入了一条记录,那么这个插入语句就会被阻塞,无法成功插入,所以就很好了避免幻读问题。
这四种隔离级别具体是如何实现的呢?
- 对于「读未提交」隔离级别的事务来说,因为可以读到未提交事务修改的数据,所以直接读取最新的数据就好了;
- 对于「串行化」隔离级别的事务来说,通过加读写锁的方式来避免并行访问;
- 对于「读提交」和「可重复读」隔离级别的事务来说,它们是通过 Read View 来实现的,它们的区别在于创建 Read View 的时机不同,大家可以把 Read View 理解成一个数据快照,就像相机拍照那样,定格某一时刻的风景。「读提交」隔离级别是在「每个语句执行前」都会重新生成一个 Read View,而「可重复读」隔离级别是「启动事务时」生成一个 Read View,然后整个事务期间都在用这个 Read View。
Read View 在 MVCC 里如何工作的?
Read View 有四个重要的字段:
- m_ids :指的是在创建 Read View 时,当前数据库中「活跃事务」的事务 id 列表,注意是一个列表,“活跃事务”指的就是,启动了但还没提交的事务。
- min_trx_id :指的是在创建 Read View 时,当前数据库中「活跃事务」中事务 id 最小的事务,也就是 m_ids 的最小值。
- max_trx_id :这个并不是 m_ids 的最大值,而是创建 Read View 时当前数据库中应该给下一个事务的 id 值,也就是全局事务中最大的事务 id 值 + 1;
- creator_trx_id :指的是创建该 Read View 的事务的事务 id。
知道了 Read View 的字段,我们还需要了解聚簇索引记录中的两个隐藏列。
对于使用 InnoDB 存储引擎的数据库表,它的聚簇索引记录中都包含下面两个隐藏列:
- trx_id,当一个事务对某条聚簇索引记录进行改动时,就会把该事务的事务 id 记录在 trx_id 隐藏列里;
- roll_pointer,每次对某条聚簇索引记录进行改动时,都会把旧版本的记录写入到 undo 日志中,然后这个隐藏列是个指针,指向每一个旧版本记录,于是就可以通过它找到修改前的记录。
在创建 Read View 后,我们可以将记录中的 trx_id 划分这三种情况:
一个事务去访问记录的时候,除了自己的更新记录总是可见之外,还有这几种情况:
- 如果记录的 trx_id 值小于 Read View 中的
min_trx_id
值,表示这个版本的记录是在创建 Read View 前已经提交的事务生成的,所以该版本的记录对当前事务可见。 - 如果记录的 trx_id 值大于等于 Read View 中的
max_trx_id
值,表示这个版本的记录是在创建 Read View 后才启动的事务生成的,所以该版本的记录对当前事务不可见。 - 如果记录的 trx_id 值在 Read View 的
min_trx_id
和max_trx_id
之间,需要判断 trx_id 是否在 m_ids 列表中:- 如果记录的 trx_id 在
m_ids
列表中,表示生成该版本记录的活跃事务依然活跃着(还没提交事务),所以该版本的记录对当前事务不可见。 - 如果记录的 trx_id 不在
m_ids
列表中,表示生成该版本记录的活跃事务已经被提交,所以该版本的记录对当前事务可见。
- 如果记录的 trx_id 在