事务隔离级别

事务隔离级别，脏读、不可重复读、幻读，乐观锁、悲观锁（共享锁、排它锁）

数据库事务具有四个特征，分别是 原子性（Atomicity）、 一致性（Consistency）、 隔离性（Isolation）、 持久性（Durability），简称为事务的ACID特性。

事务的隔离性是指在并发环境中，并发的事务是相互隔离的。SQL标准中定义了四种数据库事务隔离级别，级别从低到高分别为：读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Commited）、可重复读（Repeatable Read）、串行化（Serializable）。在事务的并发操作中会出现脏读、不可重复读、幻读。在事务的并发操作中第二类更新丢失可以通过乐观锁和悲观锁解决。

读未提交（Read Uncommitted）

• 该隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。通俗地讲就是，在一个事务中可以读取到另一个事务中新增或修改但未提交的数据。
• 该隔离级别可能导致的问题是脏读。因为另一个事务可能会滚，所以在第一个事务中读取到的数据很可能是无效的数据，造成脏读现象。

set tx_isolation = 'READ-UNCOMMITTED';

事务A	事务B	备注
> begin; > select name,balance from account where name = ‘Tom’; Tom 2000		事务A启，查询Tom余额2000
	> begin; > select name,balance from account where name = ‘Tom’; Tom 2000 > update account set balance = 2100 where name = ‘Tom’; select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2100	事务B开启，修改余额为2100，但是没有提交事务
	> rollback; > select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2100	事务B会滚
> select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2100		事务A中查询Tom余额为2100，读取到了事务未提交的修改，即脏读，且和之前读到的结果不同，即不可重复读
	> rollback; > select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2000	事务B回滚
> select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2000 > commit;		事务A又读取到了Tom之前的余额。

读已提交（Read Committed）

• 这是大多数数据库系统的默认隔离级别（但不是mysql默认的）
• 一个事务只能看见已经提交事务所做的修改。换句话说，一个事务从开始直到提交之前，所做的任何修改对其他事务都是不可见的。
• 该隔离级别可能导致的问题是不可重复读。因为两次执行同样的查询，可能会得到不一样的结果。

set tx_isolation = 'READ-COMMITTED';

事务A	事务B	备注
> begin; > select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2000		事务A开启，查询Tom余额2000
	> begin; > select name,blance from account where name=‘Tom’; Tom 2000 update account set blance = 2100 where name = ‘Tom’; > select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2100	事务B开启，修改余额为2100，但是没有提交事务
> select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2000		事务A中查询Tom余额仍为2000，没有读取到事务B未提交的修改
	> commit; > select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2100	事务B提交
> select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2100 > commit;		事务A读取到了事务B提交的修改，和之前读到的结果不同，即不可重复读

可重复读（Repeatable Read）

• 这是MySQL的默认事务隔离级别
• 它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行。通俗来讲，可重复读在一个事务里读取数据，怎么读都不会变，除非提交了该事务，再次进行读取。
• 该隔离级别存在的问题时幻读

set tx_isolation = 'REPEATABLE_READ';

事务A	事务B	备注
> begin; > select name,blance from acount where name = ‘Tom’; Tom 2000		事务A开启，查询Tom余额2000
	> begin; > select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2000 > update account set blance = 2100 where name = ‘Tom’; > select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2100	事务B开启，修改余额为2100，但是没有提交事务
> select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2000		事务A中查询Tom余额仍为2000，没有读取到了事务B未提交的修改
	> commit; > select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2100	事务B提交
> select name,blance from account where nname = ‘Tom’; Tom 2100 > commit; > select name,blance from account where name = ‘Tom’; Tom 2100		事务A中查询Tom余额仍为1000，没有读取到事务B已提交的修改

下面看下如何出现幻读

事务A	事务B	备注
> begin; > select name,blance from accounnt; Tom 2000		事务A开启，查询到Tom账户
	> begin; > select name,blance from acount; Tom 2000 > insert into account(name,blance) values (‘Ted’, 1000); > select name,blance from account; Tom 2000 Ted 1000 commit;	事务B开启，新增Ted账户
> select name,blance from account; Tom 1000 > insert into account(name,blance) values (‘Ted’, 1000); ERROR 1062(2300): Duplicate entry ‘Ted’ for key ‘uk_name’ rollback;		事务A再次查询时，只看到Tom账户，新增Ted账户时报唯一键冲突。明明没有查询到Ted账户，但是有新增冲突，这就是幻读。如果事务B新增或删除数据，事务A进行更新时，不是预期的影响行数，也是幻读

串行化（Serializable）

• 这是最高的隔离级别
• 它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决幻读问题。通俗地讲就是，假如两个事务都操作到同一数据行，那么这个数据行就会被锁定，只允许读取/操作到数据行的事务优先操作，只有当事务提交了，数据行才会解锁，后一个事务才能成功操作这个数据行，否则只能一直等待
• 该隔离级别可能导致大量的超时现象和锁竞争

set tx_isolation = 'SERIALIZABLE';

事务A	事务B	事务C	备注
> begin; > select * from account where ctime = ‘2019-06-12 10:28:13’; 1 Tom 2000 2019-06-12 10:28:13 2019-06-12 16:48:58			事务A开启，并且查询了Tom账户，并拿到了该行的共享锁
	> begin; > select * from account where ctime=‘2018-06-12 10:28:13’; 1 Tom  1000  2018-06-12 10:28:13  2018-06-12 16:48:58 > update account set blance=1200 where utime=‘2018-06-12 16:48:58’; ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction		事务B开启，能够正常查询Tom账户（可以拿到该行的共享锁），但是不能修改（不可以拿到该行的排它锁）
> commit;			事务A提交，释放了jack账户的共享锁
	> update account set blance=1200 where utime=‘2018-06-12 16:48:58’; > select * from account where ctime=‘2018-06-12 10:28:13’; 1  jack  1200 2018-06-12 10:28:13  2018-06-12 16:48:58		事务B可以修改账户jack了，即拿到了该行的排它锁
		> begin; > select * from account where ctime=‘2018-06-12 10:28:13’; ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction	事务C开启，不能查询jack账户，因为事务B拿了改行的排它锁，导致事务C拿不到该行的共享锁
	> commit;		事务B提交，释放了jack账户的排它锁
		> select * from account where ctime=‘2018-06-12 10:28:13’; 1 jack 1200 2018-06-12 10:28:13 2018-06-12 17:06:02 commit;	事务C可以查询jack账户了，即拿到了该行的共享锁

注：
1.这是使用ctime、utime字段进行查询和修改，是为了展示使用非索引字段也有事务隔离效果
2.在该隔离级别中，select语句会自动获取获取共享锁，update/insert/delete会自动获取排它锁
3.一个事务中的一行记录的共享锁被拿走，其他事务只能获取改行的共享锁，不能获取排它锁；一个事务中的一行记录的怕它锁被拿走，其他事务不能获取该行的共享锁和排它锁

从上面四种数据库事务隔离级别介绍可以对应出解决的问题，如图：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
读未提交	√	√	√
读已提交	×	√	√
可重复读	×	×	√
串行化	×	×	×

第一类更新丢失

SQL标准中对此没有定义，不会出现该错误。

事务A	事务B
开启事务
查询Tom余额为2000
	开启事务
	查询Tom余额为2000
	更新Tom余额为2100
	提交事务
更新Tom余额为1800
会滚事务
查询Tom余额为2000 （事务B的更新丢失）

第二类更新丢失

事务A	事务B
开启事务
查询Tom余额为2000
	开启事务
	查询Tom余额为2000
	更新Tom余额为2100
	提交事务
更新Tom余额为800
事务提交
查询Tom余额为800（事务B的更新丢失）

第二类更新丢失解决办法

乐观锁
在更新语句中增加过滤条件，进行版本的判读，可以是这条记录的版本号、更新时间等。然后通过影响行数来判断是否更新成功。

> begin;
> select name,blance,utime from account where name = 'Tom';
Tom 2000 2019-06-12 18:20:06
> update account set blance=2100 where name = 'Tom' and utime = '2019-06-12 18:20:06';
> commit;

悲观锁
悲观锁分为共享锁和排它锁。
共享锁又称为读锁，简称S锁，顾名思义，共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁，共享锁是用来读取数据的。另外，一个事务获取了同一数据的共享锁，其他事务就不能获取该数据的排它锁。
排它锁又称为写锁，简称X锁，顾名思义，排它锁就是不能与其他锁并存，如一个事务获取了一个数据行的排它锁，其他事务就不能再获取改行的其他锁，包括共享锁和排它锁。另外不存再什么事务隔离级别，update/insert/delete会自动获取排它锁
共享锁获取方式：select * from account where name = ‘Tom’ lock in share mode;
排它锁获取方式：select * from account where name = ‘Tom’ for update;

MySQL分为表级锁和行级锁，共享锁和排它锁是行级锁。表级锁在此不做讨论。

最佳实践

通常，对于绝大多数的应用程序来锁，可以优先考虑将数据库系统的隔离级别设置为读已提交（Read Committed），这能够在避免脏读的同时保证较好的并发性能。尽管这种事务隔离级别会导致不可重复读、幻读和第二类丢失更新等并发问题，但较为科学的做法是在可能出现这类问题的个别场合中，由应用程序主动采用悲观锁或乐观锁来进行事务控制。

CREATE TABLE `accout` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `name` varchar(16) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用户名',
    `blance` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '余额',
    `ctime` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '写入时间',
    `utime` timestamp NOT NULL DEFAULT ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
    PRIMARY KEY (`id`),
    UNIQUE KEY `uk_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='用户余额表';