浅入浅出MySQL事务

什么是事务

事务是由数据库中一系列的访问和更新组成的逻辑执行单元。

事务的逻辑单元中可以是一条SQL语句，也可以是一段SQL逻辑，这段逻辑要么全部执行成功，要么全部执行失败。

事务处理的基本原则是“原子性”、“一致性”、“隔离性”和“持久性”：

原子性：事务中的所有操作必须全部成功，或者全部失败。如果一个操作失败，那么事务将回滚，数据库将不会被更改
一致性：事务必须使数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态。这意味着事务必须确保数据库中的数据始终处于正确的状态
隔离性：事务的执行不会被其他事务的执行干扰。这意味着在一个事务执行期间，其他事务无法看到该事务正在执行的更改
持久性：一旦事务提交，其更改将永久保存在数据库中。即使数据库发生故障，事务的更改也不会丢失

举个最常见的例子，你早上出去买早餐，支付宝扫码付款给早餐老板，这就是一个简单的转账过程，会包含两步：

从你的支付宝账户扣款10元
早餐老板的账户增加10元

这两步其中任何一部出现问题，都会导致整个账务出现问题：

假如你的支付宝账户扣款10元失败，早餐老板的账户增加成功，那你就Happy了，相当于马云请你吃早餐了
假如你的支付宝账户扣款10元成功，早餐老板的账户增加失败，那你就悲剧了，早餐老板不会放过你，会让你重新付款，相当于你请马云吃早餐了

事务就是用来保证一系列操作的原子性，上述两步操作，要么全部执行成功，要么全部执行失败。

实现

数据库为了保证事务的原子性和持久性，引入了redo log和undo log。

redo log

redo log是重做日志，通常是物理日志，记录的是物理数据页的修改，它用来恢复提交后的物理数据页。

在这里插入图片描述

如上图所示，redo log分为两部分：

内存中的redo log Buffer是日志缓冲区，这部分数据是容易丢失的
磁盘上的redo log file是日志文件，这部分数据已经持久化到磁盘，不容易丢失

SQL操作数据库之前，会先记录重做日志，为了保证效率会先写到日志缓冲区中（redo log Buffer），再通过缓冲区写到磁盘文件中进行持久化，既然有缓冲区说明数据不是实时写到redo log file中的，那么假如redo log写到缓冲区后，此时服务器断电了，那redo log岂不是会丢失？

在MySQL中可以自已控制log buffer刷新到log file中的频率，通过innodb_flush_log_at_trx_commit参数可以设置事务提交时log buffer如何保存到log file中，innodb_flush_log_at_trx_commit参数有3个值(0、1、2)，表示三种不同的方式：

为1表示事务每次提交都会将log buffer写入到os buffer，并调用操作系统的fsync()方法将日志写入log file，这种方式的好处是就算MySQL崩溃也不会丢数据，redo log file保存了所有已提交事务的日志，MySQL重新启动后会通过redo log file进行恢复。但这种方式每次提交事务都会写入磁盘，IO性能较差
为0表示事务提交时不会将log buffer写入到os buffer中，而是每秒写入os buffer然后调用fsync()方法将日志写入log file，这种方式在MySQL系统崩溃时会丢失大约1秒钟的数据
为2表示事务每次提交仅将log buffer写入到os buffer中，然后每秒调用fsync()方法将日志写入log file，这种方式在MySQL崩溃时也会丢失大约1秒钟的数据

undo log

undo log是回滚日志，用来回滚行记录到某个版本，undo log一般是逻辑日志，根据行的数据变化进行记录。

undo log跟redo log一样也是在SQL操作数据之前记录的，也就是SQL操作先记录日志，再进行操作数据。

在这里插入图片描述

如上图所示，SQL操作之前会先记录redo log、undo log到日志缓冲区，日志缓冲区的数据会记录到os buffer中，再通过调用fsync()方法将日志记录到log file中。

undo log记录的是逻辑日志，可以简单的理解为：当insert一条记录时，undo log会记录一条对应的delete语句；当update一条语句时，undo log记录的是一条与之操作相反的语句。

当事务需要回滚时，可以从undo log中找到相应的内容进行回滚操作，回滚后数据恢复到操作之前的状态。

undo日志还有一个用途就是用来控制数据的多版本（MVCC）。

undo log是采用段(segment)的方式来记录的，每个undo操作在记录的时候占用一个undo log segment。

另外，undo log也会产生redo log，因为undo log也要实现持久性保护。

总结

MySQL中是如何实现事务提交和回滚的？

为了保证数据的持久性，数据库在执行SQL操作数据之前会先记录redo log和undo log
redo log是重做日志，通常是物理日志，记录的是物理数据页的修改，它用来恢复提交后的物理数据页
undo log是回滚日志，用来回滚行记录到某个版本，undo log一般是逻辑日志，根据行的数据变化进行记录
redo/undo log都是写先写到日志缓冲区，再通过缓冲区写到磁盘日志文件中进行持久化保存
undo日志还有一个用途就是用来控制数据的多版本（MVCC）

简单理解就是：

redo log是用来恢复数据的，用于保障已提交事务的持久性
undo log是用来回滚事务的，用于保障未提交事务的原子性

实践

创建事务

在MySQL中，可以使用BEGIN语句开始一个事务，例如：

BEGIN;  
-- 这里添加事务处理语句，如INSERT、UPDATE、DELETE等  
COMMIT;

事务操作

在事务中，可以使用以下操作方法来处理数据：

插入：使用INSERT语句插入新记录
更新：使用UPDATE语句修改现有记录
删除：使用DELETE语句删除记录
条件查询：使用SELECT语句查询符合条件的记录

例如，以下是一个插入、更新和删除操作的示例：

BEGIN;  
INSERT INTO table_name (column1, column2) VALUES ('value1', 'value2');  
UPDATE table_name SET column1 = 'new_value' WHERE id = 1;  
DELETE FROM table_name WHERE id = 1;  
COMMIT;

事务管理

在MySQL中，可以使用以下语句来管理事务：

COMMIT：提交事务，将事务中的所有操作永久保存到数据库
ROLLBACK：回滚事务，撤销所有未提交的更改，并将数据库恢复到事务开始之前的状态
SAVEPOINT：在事务中设置保存点，以便在需要时回滚部分事务
SET TRANSACTION：设置事务的隔离级别、并发模式等属性

事务处理流程

MySQL事务处理流程一般包括以下步骤：

开始事务
执行一系列数据库操作
评估事务是否成功，如果成功，则提交事务；否则，回滚事务

在MySQL中，可以使用COMMIT语句提交事务，或使用ROLLBACK语句回滚事务。例如：

BEGIN;  
-- 这里添加事务处理语句  
COMMIT; -- 提交事务  
ROLLBACK; -- 回滚事务

实战演练

下面通过一个实际的案例来说明如何使用MySQL事务处理来处理大量数据。假设我们有一个表格，用于记录学生的成绩信息，我们需要在一个事务中插入多个学生的成绩数据，以确保数据的一致性和完整性。

CREATE TABLE student_scores (  
    id INT AUTO_increment PRIMARY key,  
    student_id INT,  
    course_id INT,  
    score FLOAT  
);

现在，我们需要在同一个事务中插入多个学生的成绩数据。示例代码如下：

BEGIN; -- 开始事务  
INSERT INTO student_scores (student_id, course_id, score) VALUES (1, 1, 85);  
INSERT INTO student_scores (student_id, course_id, score) VALUES (2, 1, 90);  
INSERT INTO student_scores (student_id, course_id, score) VALUES (3, 1, 80);  
-- 这里添加更多插入语句或更新、删除语句  
COMMIT; -- 提交事务

如果插入过程中发生错误，所有插入的数据都将被回滚，以确保数据的一致性和完整性。

在MySQL中，可以使用以下语句来查看当前事务的状态：

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_trx;

该语句将返回当前正在运行的所有事务的信息，包括事务的ID、状态、持有锁等等。

最佳实践

以下是一些MySQL事务处理的最佳实践：

使用事务处理语句：BEGIN和COMMIT/ROLLBACK是MySQL事务处理的核心语句，必须使用它们来确保事务的一致性和完整性
确保事务的原子性：事务处理应该是一个原子操作，要么全部执行成功，要么全部回滚。在事务中，如果发生错误或异常，应该立即执行ROLLBACK语句，以确保数据的一致性
设置合适的隔离级别：在事务中，应该设置合适的隔离级别来确保数据的一致性和完整性。一般来说，较高的隔离级别可以提高数据的一致性，但也会影响性能
使用锁：在事务中，应该使用锁来保护数据，避免并发访问导致的数据冲突和脏读等问题
设计合适的数据结构：在事务中，应该确保数据结构的正确性和一致性，避免数据异常和数据丢失等问题
分阶段提交：在大型事务中，应该将事务分为多个阶段，并逐个提交每个阶段，以避免长时间阻塞和死锁问题