《MySQL 实战 45 讲》课程学习笔记（三）

事务隔离

• 事务就是要保证一组数据库操作，要么全部成功，要么全部失败。

隔离性与隔离级别

• 事务特性：ACID（Atomicity、Consistency、Isolation、Durability，即原子性、一致性、隔离性、持久性）。
• 当数据库上有多个事务同时执行的时候，就可能出现脏读（dirty read）、不可重复读（non-repeatable read）、幻读（phantom read）的问题，为了解决这些问题，就有了“隔离级别”的概念。
• SQL 标准的事务隔离级别包括：读未提交（read uncommitted）、读提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（serializable ）。
  • 读未提交是指，一个事务还没提交时，它做的变更就能被别的事务看到。
  • 读提交是指，一个事务提交之后，它做的变更才会被其他事务看到。
  • 可重复读是指，一个事务执行过程中看到的数据，总是跟这个事务在启动时看到的数据是一致的。
  • 串行化，顾名思义是对于同一行记录，“写”会加“写锁”，“读”会加“读锁”。当出现读写锁冲突的时候，后访问的事务必须等前一个事务执行完成，才能继续执行。
• 在实现上，数据库里面会创建一个视图，访问的时候以视图的逻辑结果为准。
  • 在“可重复读”隔离级别下，这个视图是在事务启动时创建的，整个事务存在期间都用这个视图。
  • 在“读提交”隔离级别下，这个视图是在每个 SQL 语句开始执行的时候创建的。
  • 这里需要注意的是，“读未提交”隔离级别下直接返回记录上的最新值，没有视图概念；而“串行化”隔离级别下直接用加锁的方式来避免并行访问。
• Oracle 数据库的默认隔离级别其实就是“读提交”。
  • 对于一些从 Oracle 迁移到 MySQL 的应用，为保证数据库隔离级别的一致，你一定要记得将 MySQL 的隔离级别设置为“读提交”。
  • 配置的方式是，将启动参数 transaction-isolation 的值设置成 READ-COMMITTED。

事务隔离的实现

• 在 MySQL 中，实际上每条记录在更新的时候都会同时记录一条回滚操作。记录上的最新值，通过回滚操作，都可以得到前一个状态的值。
  
  • 同一条记录在系统中可以存在多个版本，就是数据库的多版本并发控制（MVCC）。
  • 系统会判断，当没有事务再需要用到这些回滚日志时，即当系统里没有比这个回滚日志更早的 read-view 的时候。，回滚日志会被删除。

事务的启动方式

• 显式启动事务语句， begin 或 start transaction。配套的提交语句是 commit，回滚语句是 rollback。
• set autocommit=0，这个命令会将这个线程的自动提交关掉。意味着如果你只执行一个 select 语句，这个事务就启动了，而且并不会自动提交。这个事务持续存在直到你主动执行 commit 或 rollback 语句，或者断开连接。
• 因此，建议你总是使用 set autocommit=1, 通过显式语句的方式来启动事务。
• 你可以在 information_schema 库的 innodb_trx 这个表中查询长事务。

视图

• 如果是可重复读隔离级别，事务 T 启动的时候会创建一个视图 read-view，之后事务 T 执行期间，即使有其他事务修改了数据，事务 T 看到的仍然跟在启动时看到的一样。
• 在 MySQL 里，有两个“视图”的概念：
  • view。
    • 它是一个用查询语句定义的虚拟表，在调用的时候执行查询语句并生成结果。
    • 创建视图的语法是 create view … ，而它的查询方法与表一样。
  • consistent read view。
    • InnoDB 在实现 MVCC 时用到的一致性读视图。
    • 用于支持 RC（Read Committed，读提交）和 RR（Repeatable Read，可重复读）隔离级别的实现。
    • 它没有物理结构，作用是事务执行期间用来定义“我能看到什么数据”。

快照

• 在可重复读隔离级别下，事务在启动的时候就“拍了个快照”。
  

  • 注意，这个快照是基于整库的。
  • InnoDB 里面每个事务有一个唯一的事务 ID，叫作 transaction id。
    • 它是在事务开始的时候向 InnoDB 的事务系统申请的，是按申请顺序严格递增的。
  • 每行数据也都是有多个版本的。
    • 每次事务更新数据的时候，都会生成一个新的数据版本，并且把 transaction id 赋值给这个数据版本的事务 ID，记为 row trx_id。
    • 同时，旧的数据版本要保留，并且在新的数据版本中，能够有信息可以直接拿到它。
    • 数据表中的一行记录，其实可能有多个版本 (row)，每个版本有自己的 row trx_id。

• 按照可重复读的定义，一个事务启动的时候，能够看到所有已经提交的事务结果。但是之后，这个事务执行期间，其他事务的更新对它不可见。

  • 在实现上， InnoDB 为每个事务构造了一个数组，用来保存这个事务启动瞬间，当前正在“活跃”的所有事务 ID。“活跃”指的就是，启动了但还没提交。
  • 数组里面事务 ID 的最小值记为低水位，当前系统里面已经创建过的事务 ID 的最大值加 1 记为高水位。
  • 这个视图数组和高水位，就组成了当前事务的一致性视图（read-view）。
  • 而数据版本的可见性规则，就是基于数据的 row trx_id 和这个一致性视图的对比结果得到的。
  • InnoDB 利用了“所有数据都有多个版本”的这个特性，实现了“秒级创建快照”的能力。

• 对于当前事务的启动瞬间来说，一个数据版本的 row trx_id，有以下几种可能：
  

  • 如果落在绿色部分，表示这个版本是已提交的事务或者是当前事务自己生成的，这个数据是可见的；
  • 如果落在红色部分，表示这个版本是由将来启动的事务生成的，是肯定不可见的；
  • 如果落在黄色部分，那就包括两种情况：
    • 若 row trx_id 在数组中，表示这个版本是由还没提交的事务生成的，不可见；
    • 若 row trx_id 不在数组中，表示这个版本是已经提交了的事务生成的，可见。

• 一个数据版本，对于一个事务视图来说，除了自己的更新总是可见以外，有三种情况：

  • 版本未提交，不可见；
  • 版本已提交，但是是在视图创建后提交的，不可见；
  • 版本已提交，而且是在视图创建前提交的，可见。

    更新数据都是先读后写的，而这个读，只能读当前的值，称为“当前读”（current read）。

• 事务的可重复读的能力是怎么实现的？

  • 可重复读的核心就是一致性读（consistent read）；
  • 而事务更新数据的时候，只能用当前读。
  • 如果当前的记录的行锁被其他事务占用的话，就需要进入锁等待。
  • 而读提交的逻辑和可重复读的逻辑类似，它们最主要的区别是：
    • 在可重复读隔离级别下，只需要在事务开始的时候创建一致性视图，之后事务里的其他查询都共用这个一致性视图；
    • 在读提交隔离级别下，每一个语句执行前都会重新算出一个新的视图。