一文带你理解脏读,幻读,不可重复读与mysql的锁,事务隔离机制
文章目录
- 1 ACID
- 1.1 A:原子性(Atomicity)
- 1.2 C:一致性(Consistency)
- 1.3 I:隔离性(Isolation)
- 1.4 D:持久性(Durability)
- 2 Mysql的锁
- 2.1 S锁与X锁
- 2.1.1 S锁
- 2.1.2 X锁
- 2.2 乐观锁与悲观锁
- 2.2.1 乐观锁
- 2.2.2 悲观锁
- 3 脏读,幻读,不可重复读与两类丢失更新
- 3.1 脏读
- 3.2 幻读
- 3.3 不可重复读
- 3.4 第一类丢失更新
- 3.5 第二类丢失更新
- 4 封锁协议与隔离级别
- 4.1 一级封锁协议
- 4.1.1 引发脏读
- 4.1.2 引发幻读
- 4.1.3 引发不可重复读
- 4.2 二级封锁协议
- 4.2.1 Read committed
- 4.2.1.1 避免脏读
- 4.2.1.2 引发幻读
- 4.2.2.3 引发不可重复读
- 4.2.3 Repeatable read
- 4.2.3.1 避免脏读
- 4.2.3.2 避免不可重复读
- 4.2.3.3 引发幻读
- 4.3 三级封锁协议
- 4.3.1 避免脏读
- 4.3.2 避免幻读
- 4.3.3 避免不可重复读
- 5 两段锁协议
- 5.1 加锁
- 5.2 解锁
1 ACID
事务的四大特性是ACID.
1.1 A:原子性(Atomicity)
原子性指的是事务要么完全执行,要么完全不执行.
1.2 C:一致性(Consistency)
事务完成时,数据必须处于一致的状态.若事务执行途中出错,会回滚到之前的事务没有执行前的状态,这样数据就处于一致的状态.若事务出错后没有回滚,部分修改的内容写入到了数据库中,这时数据就是不一致的状态.
1.3 I:隔离性(Isolation)
同时处理多个事务时,一个事务的执行不能被另一个事务所干扰,事务的内部操作与其他并发事务隔离.
1.4 D:持久性(Durability)
事务提交后,对数据的修改是永久性的.
2 Mysql的锁
Mysql的锁其实可以按很多种形式分类:
- 按加锁机制分,可分为乐观锁与悲观锁.
- 按兼容性来分,可分为X锁与S锁.
- 按锁粒度分,可分为表锁,行锁,页锁.
- 按锁模式分,可分为记录锁,gap锁,next-key锁,意向锁,插入意向锁.
这里主要讨论S锁,X锁,乐观锁与悲观锁.
2.1 S锁与X锁
S锁与X锁是InnoDB引擎实现的两种标准行锁机制.查看默认引擎可使用
show variables like '%storage_engine%';
作者的mysql版本为8.0.17,结果如下:
先建好测试库与测试表,很简单,表就两个字段.
create database test;
use test;
create table a
(
id int primary key auto_increment,
money int
);
2.1.1 S锁
S锁也叫共享锁,读锁,数据只能被读取不能被修改.
玩一下,上锁!
lock table a read;
然后…
只能读不能改,删,也不能增.
2.1.2 X锁
X锁也叫排他锁,写锁,一个事务对表加锁后,其他事务就不能对其进行加锁与增删查改操作.
设置手动提交,开启事务,上X锁.
set autocmmmit=0;
start transaction;
lock table a write;
在开启另一个事务,使用select语句.
set autocommit=0;
start transaction;
select * from a;
这里是阻塞select操作,因为一直都没释放X锁.
同样也不能再加锁,也是阻塞中.
回到原来那个加锁的事务,嗯,什么事也没有,正常读写.
释放锁后:
unlock table;
在另一个事务中可以看到中断时间.
2.2 乐观锁与悲观锁
2.2.1 乐观锁
乐观锁就是总是假设是最好的情况,每次去操作的时候都不会上锁,但在更新时会判断有没有其他操作去更新这个数据,是一种宽松的加锁机制.
mysql本身没有提供乐观锁的支持,需要自己来实现,常用的方法有版本控制和时间戳控制两种.
-
版本控制
版本控制就是为表增加一个version字段,读取数据时连同这个version字段一起读出来,之后进行更新操作,版本号加1,再将提交的数据的版本号与数据库中的版本号进行比较,若提交的数据的版本号大于数据库中的版本号才会进行更新.举个例子,假设此时version=1,A进行操作,更新数据后version=2,与此同时B也进行操作,更新数据后version=2,A先完成操作,率先将数据库中的version设置为2,此时B提交,B的version与数据库中的version一样,不接受B的提交.
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时间戳控制
时间戳控制与版本控制差不多,把version字段改为timestamp字段
还有一种实现方法叫CAS算法,这个作者不怎么了解,有兴趣可以自行搜索.
2.2.2 悲观锁
悲观锁就是总是假设最坏的情况,在整个数据处理状态中数据处于锁定状态,悲观锁的实现往往依靠数据库的锁机制.每次在拿到数据前都会上锁.
mysql在调用一些语句时会上悲观锁,如(先关闭自动提交,开启事务):
set autocommit=0;
start transaction;
两个事务都这样操作,然后其中一个事务输入:
select * from a where xxx for update;
在另一事务也这样输入:
这时语句会被阻塞,直到上锁的那个事务commit(解开悲观锁).
在另一事务中可以看到这个事务被阻塞了2.81s.
*** lock in share mode.
也会加上悲观锁.
3 脏读,幻读,不可重复读与两类丢失更新
3.1 脏读
脏读是指一个事务读取到了另一事务未提交的数据,造成select前后数据不一致.
比如事务A修改了一些数据,但没有提交,此时事务B却读取了,这时事务B就形成了脏读,一般事务A的后续操作是回滚,事务B读取到了临时数值.
| 事务A | 事务B |
|---|---|
| 开始事务 | 开始事务 |
| 更新X,旧值X=1,新值X=2 | |
| 读取X,X=2(脏读) | |
| 回滚X=1 | |
| 结束事务(X=1) | 结束事务 |
3.2 幻读
幻读是指并不是指同一个事务执行两次相同的select语句得到的结果不同,
而是指select时不存在某记录,但准备插入时发现此记录已存在,无法插入,这就产生了幻读.
| 事务A | 事务B |
|---|---|
| 开始事务 | 开始事务 |
| select某个数据为空,准备插入一个新数据 | |
| 插入一个新数据 | |
| 提交,结束事务 | |
| 插入数据,发现插入失败,由于事务B已插入相同数据 | |
| 结束事务 |
3.3 不可重复读
不可重复读指一个事务读取到了另一事务已提交的数据,造成select前后数据不一致.
比如事务A修改了一些数据并且提交了,此时事务B却读取了,这时事务B就形成了不可重复读.
| 事务A | 事务B |
|---|---|
| 开始事务 | 开始事务 |
| 读取X=1 | 读取X=1 |
| 更新X=2 | |
| 提交,结束事务 | |
| 读取X=2 | |
| 结束事务 |
3.4 第一类丢失更新
第一类丢失更新就是两个事务同时更新一个数据,一个事务更新完毕并提交后,另一个事务回滚,造成提交的更新丢失.
| 事务A | 事务B |
|---|---|
| 开始事务 | 开始事务 |
| 读取X=1 | 读取X=1 |
| 修改X=2 | 修改X=3 |
| 提交,结束事务 | |
| 回滚 | |
| 结束事务(X=1) | X=1,X本应为提交的3 |
3.5 第二类丢失更新
第二类丢失更新就是两个事务同时更新一个数据,先更新的事务提交的数据会被后更新的事务提交的数据覆盖,即先更新的事务提交的数据丢失.
| 事务A | 事务B |
|---|---|
| 开始事务 | 开始事务 |
| 读取X=1 | 读取X=1 |
| 更新X=2 | |
| 提交事务,X=2,结束 | |
| 更新X=3 | |
| 提交事务,X=3,事务A的更新丢失,结束 |
4 封锁协议与隔离级别
封锁协议就是在用X锁或S锁时制定的一些规则,比如锁的持续时间,锁的加锁时间等.不同的封锁协议对应不同的隔离级别.事务的隔离级别一共有4种,由低到高分别是Read uncommitted,Read committed,Repeatable read,Serializable,分别对应的相应的封锁协议等级.
4.1 一级封锁协议
一级封锁协议对应的是Read uncommitted隔离级别,Read uncommitted,读未提交,一个事务可以读取另一个事务未提交的数据,这是最低的级别.一级封锁协议本质上是在事务修改数据之前加上X锁,直到事务结束后才释放,事务结束包括正常结束(commit)与非正常结束(rollback).
一级封锁协议不会造成更新丢失,但可能引发脏读,幻读,不可重复读.
设置手动提交与事务隔离等级为read uncommited,并开启事务(注意要先设置事务等级再开启事务).
set autocommit=0;
set session transaction isolation level read uncommitted;
start transaction;
(中间有一行打多了一个t可以忽略…)
4.1.1 引发脏读
在一个事务中修改表中的值,不提交,另一个事务可以select到未提交的值.
出现了脏读.
4.1.2 引发幻读
在一个事务中插入一条数据,提交.
另一事务中select时没有,准备insert,但是insert时却提示已经存在.引发幻读.
4.1.3 引发不可重复读
未操作提交前:
另一事务修改并提交:
再次读:
引发不可重复读.
4.2 二级封锁协议
二级封锁协议本质上在一级协议的基础上(在修改数据时加X锁),在读数据时加上S锁,读完后立即释放S锁,可以避免脏读.但有可能出现不可重复读与幻读.二级封锁协议对应的是Read committed与Repeatable Read隔离级别.
先设置隔离等级
set session transaction isolation level read committed;
4.2.1 Read committed
Read committed,读提交,读提交可以避免脏读,但可能出现幻读与不可重复读.
4.2.1.1 避免脏读
开启一个事务并更新值,在这个事务中money=100(更新后)
另一事务中money为未更新前的值,这就避免了脏读.
注意,事实上脏读在read committed隔离级别下是不被允许的,但是mysql不会阻塞查询,而是返回未修改之前数据的备份,这种机制叫MVCC机制(多版本并发控制).
4.2.1.2 引发幻读
在一个事务中插入数据并提交.
另一事务中不能插入"不存在"的数据,出现幻读.
4.2.2.3 引发不可重复读
事务修改并提交前:
事务修改并提交:
出现不可重复读.
4.2.3 Repeatable read
Repeatable read比Read committed严格一点,是Mysql的默认级别,读取过程更多地受到MVCC影响,可防止不可重复读与脏读,但仍有可能出现幻读.
4.2.3.1 避免脏读
在一个事务中修改数据,不提交.
另一事务中两次select的结果都不变,没有出现脏读.
4.2.3.2 避免不可重复读
一个事务修改数据并提交.
另一事务中select的结果没有发生改变,即没有出现不可重复读.
4.2.3.3 引发幻读
同理,一个事务插入一条数据并提交.
另一个事务插入时出现幻读.
4.3 三级封锁协议
三级封锁协议,在一级封锁协议的基础上(修改时加X锁),读数据时加上S锁(与二级类似),但是直到事务结束后才释放S锁,可以避免幻读,脏读与不可重复读.三级封锁协议对应的隔离级别是Serializable.
先设置Serializable隔离级别
set session transaction isolation level serializable
4.3.1 避免脏读
设置事务隔离等级后开启事务并update,发现堵塞.从而避免了脏读.
4.3.2 避免幻读
插入时直接阻塞,避免了幻读.
4.3.3 避免不可重复读
在脏读的例子中可以知道,update会被堵塞,都不能提交事务,因此也避免了不可重复读.
5 两段锁协议
事务必须分为两个阶段对数据进行加锁与解锁,两端锁协议叫2PL(不是2PC),所有的加锁都在解锁之前进行.
5.1 加锁
加锁会在更新或者
select *** for update
*** lock in share mode
时进行
5.2 解锁
解锁在事务结束时进行,事务结束包括rollback与commit.
参考链接
1:ACID1
2:ACID2
3:mysql的锁1
4:乐观锁与悲观锁1
5:乐观锁与悲观锁2
6:乐观锁与悲观锁3
7:mysql修改事务隔离等级
8:mysql三级封锁与二段锁
9:数据库封锁协议
10:mysql事务隔离机制1
11:mysql事务隔离机制2
12:mysql幻读
13:mysql脏读,不可重复读与幻读
14:mysql两段锁1
15:mysql两段锁2