MySQL 事务知识整理

最近在招 DBA ，在面试的过程中，通过学习也加深了对事务这一概念的理解，下面做个简单的整理。

1、什么是事务

事务是由一步或几步数据库操作序列组成逻辑执行单元，这系列操作要么全部执行，要么全部放弃执行。

事务是在引擎层实现的，在 MySQL 中只有使用了 Innodb 引擎的数据库或表才支持事务。MyISAM 引擎就不支持事务。

2、事务的作用

事务处理可以用来维护数据库的完整性，保证成批的 SQL 语句要么全部执行，要么全部不执行。

事务用来管理 insert, update, delete 语句。

3、事务的 ACID 特性

原子性 Atomicity
又叫不可分割性，要么全完成，要么全不完成。就像原子是物质的最小组成单位一样，原子内的各种操作是一个整体。如果执行过程中发生了错误，就会回滚到最初状态。

一致性 Consistency
事务开始前和事务结束后，数据库的完整性不会被破坏，这表明操作的数据必须符合所有规范。

隔离性 Isolation
又叫独立性，数据库允许多个事务同时执行，隔离性可以防止多个事务并发执行导致数据的不一致。

持久性 Durability
事务处理结束后，对数据的修改是永久的，即使系统故障也不会丢失。

4、事务的隔离级别

下面的 4 种隔离级别，越往下，效率越低，并发越低，安全性越高。

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1）读未提交（Read Uncommitte，RU）

• 定义：所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。
• 说人话：一个事务里可以读到别人还没有提交的变更。别人可能处理成功，也可以回滚，导致你读到的数据不一定是对的。
• 优点：效率最高，并发最强
• 缺点：可能导致脏读、幻读、非重复读，安全性最低

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2）读提交（Read Committed，RC，Oracle 默认的隔离级别）

• 定义：事务在提交之前，做的变更都无法被其它事务看见，但是事务本身可以看到数据库的变更。
• 说人话：一个事务里可以读到别人已经提交的变更，即读取最新一份快照数据。如果一个事务里有两次读，两次读的期间别人完成了操作，就会导致两次读的虽然都是真的（不是脏读），但是结果不一样（非重复读）。
• 优点：效率稍高，并发稍强
• 缺点：可能导致幻读、非重复读，安全性较低

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3）可重复读（Repeatable Read，RR，MySQL 默认的隔离级别）

• 定义：事务总是只能看到在启动的那个时刻，数据库的状态，即在事务未提交之前，自己做的变更别的事务看不见，数据库中的变更自己也看不见。
• 说人话：一个事务里，不会读取别的事务提交的变更，而是会读取事务开始时的快照数据。
• 优点：不会导致脏读、非重复读
• 缺点：当快照读和当前读混用时，会导致幻读

MySQL Innodb 引擎是如何避免幻读的
MySQL Innodb 引擎做了特殊实现，即加锁。在 RR 级别下，如果查询条件使用了唯一索引，就会对读取到的记录加上行锁；如果查询条件是一个范围查询，那么就会对读取到的记录加上 gap 锁（间隙锁）或者 next-key 锁 ( 行锁 + 间隙锁)，避免幻读。
一个事务里，不会读取别的事务提交的变更，而是会读取事务开始时的快照数据。

很多人无法区分幻读与不可重复读，这里简单做个对比。

幻读与不可重复读的区别
不可重复读：在一个事务中多次读取同一个数据时，结果出现不一致。

幻读：在一个事务中使用相同的 SQL 两次读取，第二次读取到了其他事务新插入的行。

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4）串行化（Serializable）

• 定义：事务对某一行的操作会加锁，“写”会加“写锁”，“读”会加“读锁”，在锁释放掉之前，其它的事务都无法都这一行的记录进行操作。必须等之前的事务执行完毕，释放锁。后面的事务又会重新加锁。
• 说人话：事务执行的时候，会将使用的数据范围锁起来不让别人用，所有事务排队执行。
• 优点：安全性最高
• 缺点：效率最低、并发最低

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总结一下：

隔离级别	是否允许脏读	是否允许非重复读	是否允许幻读
读未提交（RU）	√	√	√
读提交（RC）	X	√	√
可重复读（RR）	X	X	√（MySQL InnoDB 是 X）
串行化	X	X	X

隔离的越严实，效率就越低，并发越低，安全性越高。

5、事务的实现原理

事务的隔离性是通过锁实现的，事务的一致性和持久性是通过 Redo Log （重做日志）实现的，事务的原子性是通过 Undo Log （回滚日志）实现的。

5.1、隔离性的实现

事务的实现是基于数据库的存储引擎。不同的存储引擎对事务的支持程度不一样。MySQL 中支持事务的存储引擎有 InnoDB 和 NDB。

InnoDB 是 MySQL 默认的存储引擎，默认的隔离级别是 RR（可重复读），并且在 RR 的隔离级别下更进一步：

1. 用多版本并发控制（MVCC ）解决不可重复读问题：MVCC 允许一个行记录可能有不止一个快照数据，因此使用快照读就可以实现可重复读。
2. 用行锁 + 间隙锁解决幻读问题：行锁避免了数据的 update/delete，间隙锁避免了数据的 insert 。

因此 InnoDB 的 RR 隔离级别其实也实现了串行化级别的效果，而且保留了比较好的并发性能。

5.2、一致性和持久性的实现

在 InnoDB 的存储引擎中，事务通过 Redo Log 和 InnoDB 存储引擎的日志缓冲( InnoDB Log Buffer ) 实现一致性和持久性。

• 事务开启时：事务中的操作，都会先写入存储引擎的日志缓冲中，在事务提交之前，这些缓冲的日志都需要提前刷新到磁盘上持久化，这就是 DBA 们口中常说的“日志先行”(Write-Ahead Logging)。
• 事务提交之后：在 Buffer Pool 中映射的数据文件才会慢慢刷新到磁盘。此时如果数据库崩溃或者宕机，那么当系统重启进行恢复时，就可以根据 Redo Log 中记录的日志，把数据库恢复到崩溃前的一个状态。未完成的事务，可以继续提交，也可以选择回滚，这基于恢复的策略而定。

5.3、原子性的实现

在事务执行的过程中，除了记录 Redo Log，还会记录 Undo Log 。

Undo Log 主要为事务的回滚服务。Undo Log 记录了数据在每个操作前的状态，如果事务执行过程中需要回滚，就可以根据 Undo Log 进行回滚操作。

单个事务的回滚，只会回滚当前事务做的操作，并不会影响到其他的事务做的操作。

6、MySQL 事务控制

MySQL 里的事务控制语句有：

• 开启事务：begin 或 start transaction
  tables 被执行。
• 提交事务：commit 或 commit work ，使对数据库进行的所有修改成为永久性的。
• 回滚事务：rollback 或 rollback work，会结束用户的事务，并撤销正在进行的所有未提交的修改。注意，所有的 DDL 语句是不能回滚的，并且部分的 DDL 语句会造成隐式的提交。
• 创建保存点：savepoint identifier，一个事务中可以有多个 savepoint；
• 删除保存点：release savepoint identifier，当没有指定的保存点时，执行该语句会抛出一个异常
• 回滚事务到保存点：rollback to identifier
• 设置事务的隔离级别：set transaction
• 修改自动提交模式：set autocommit=0 代表禁止自动提交，=1代表开启自动提交。