MySQL事务原理与优化最佳实践

概述

数据库一般都会并发执行多个事务，多个事务可能会并发的对相同的一批数据进行增删改查操作，可能就会导致脏写、脏读、不可重复读、幻读这些问题。

这些问题的本质都是数据库的多事务并发问题，为了解决多事务并发问题，数据库设计了 事 务隔离机制、锁机制、MVCC多版本并发控制隔离机制、日志机制 ，用一整套机制来 解决多 事务并发问题 。本文将深入讲解这些机制，彻底理解数据库内部的执行原理。

事务及其ACID属性

事务是一组操作要么全部成功，要么全部失败，目的是为了保证数据最终的一致性。事务具有以下4个属性,通常简称为事务的ACID属性。

·原子性(Atomicity) ：当前事务的操作要么同时成功，要么同时失败。原子性由undo log日志来实现。

·一致性(Consistent) ：使用事务的最终目的，由其它3个特性以及业务代码正确逻辑来实现。

·隔离性(Isolation) ：在事务并发执行时，他们内部的操作不能互相干扰。隔离性由MySQL的各种锁以及MVCC机制来实现。

·持久性(Durable) ：一旦提交了事务，它对数据库的改变就应该是永久性的。持久性由redo log日志来实现。

并发事务处理带来的问题

更新丢失(Lost Update)或脏写

当两个或多个事务选择同一行数据修改，有可能发生更新丢失问题，即最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。

脏读（Dirty Reads）

事务A读取到了事务B已经修改但尚未提交的数据

不可重读（Non-Repeatable Reads）

事务A内部的相同查询语句在不同时刻读出的结果不一致

幻读（Phantom Reads）

事务A读取到了事务B提交的新增数据

事务隔离级别

“脏读”、“不可重复读”和“幻读”,其实都是数据库读一致性问题,必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。

 

数据库的事务隔离越严格,并发副作用越小,但付出的代价也就越大,因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上“串行化”进行,这显然与“并发”是矛盾的。

同时,不同的应用对读一致性和事务隔离程度的要求也是不同的,比如许多应用对“不可重复读"和“幻读”并不敏感,可能更关心数据并发访问的能力。

查看当前数据库的事务隔离级别: show variables like 'tx_isolation';

设置事务隔离级别： set tx_isolation='REPEATABLE-READ';

Mysql默认的事务隔离级别是可重复读，用Spring开发程序时，如果不设置隔离级别默认用 Mysql设置的隔离级别，如果Spring设置了就用已经设置的隔离级别

 

读未提交：

（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为read uncommitted（未提交读），查询表account的初始值：

 

（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account：

（3）这时，虽然客户端B的事务还没提交，但是客户端A就可以查询到B已经更新的数据：

（4）一旦客户端B的事务因为某种原因回滚，所有的操作都将会被撤销，那客户端A查询到的数据其实就是脏数据 ：

（5）在客户端A执行更新语句update account set balance = balance - 50 where id =1，lilei的balance没有变成350，居然是400，是不是很奇怪，数据不一致啊， 如果这么 想就太天真了，在应用程序中，会用400-50=350，并不知道其他会话回滚了，要想解决这个问题可以采用读已提交的隔离级别

3、读已提交

（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为read committed（未提交读），查询表account的所有记录：

 

（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account：

（3）这时，客户端B的事务还没提交，客户端A不能查询到B已经更新的数据， 解决了脏读问题 ：

 

（4）客户端B的事务提交

（5）客户端A执行与上一步相同的查询，结果 与上一步不一致，即产生了不可重复读的问题

 

4、可重复读

（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为repeatable read，查询表account的所有记录

 

 

（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account并提交

（3）在客户端A查询表account的所有记录，与步骤（1）查询结果一致，没有出现不可重复读的问题

 

（4）在客户端A，接着执行update account set balance = balance - 50 where id = 1，balance没有变成400-50=350，lilei的balance值用的是步骤2中的350来算的，所以是300，数据的一致性倒是没有被破坏。可重复读的隔离级别下使用了MVCC(multi-version concurrency control)机制， select操作是快照读（历史版本） ；insert、update和delete是当前读（当前版本） 。

 

（5）重新打开客户端B，插入一条新数据后提交

 

（6）在客户端A查询表account的所有记录，没有查出新增数据，所以没有出现幻读

 

（7)验证幻读

在客户端A执行update account set balance=888 where id = 4；能更新成功，再次查询能查到客户端B新增的数据

 

5、串行化

（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为serializable，查询表account的初始值：

 

（2）打开一个客户端B，并设置当前事务模式为serializable，更新相同的id为1的记录会被阻塞等待，更新id为2的记录可以成功，说明在串行模式下innodb的查询也会被加上行锁，如果查询的记录不存在会给这条不存在的记录加上锁(这种是间隙锁，后面会详细讲)。

如果客户端A执行的是一个范围查询，那么该 范围内的所有行包括每行记录所在的间隙区间 范围都会被加锁 。此时如果客户端B在该范围内插入数据都会被阻塞，所以就避免了幻读。

这种隔离级别并发性极低，开发中很少会用。

 

事务问题定位

 

大事务的影响

·并发情况下，数据库连接池容易被撑爆

·锁定太多的数据，造成大量的阻塞和锁超时

·执行时间长，容易造成主从延迟

·回滚所需要的时间比较长

·undo log膨胀

·容易导致死锁

事务优化

·将查询等数据准备操作放到事务外

·事务中避免远程调用，远程调用要设置超时，防止事务等待时间太久

·事务中避免一次性处理太多数据，可以拆分成多个事务分次处理

·更新等涉及加锁的操作尽可能放在事务靠后的位置

·能异步处理的尽量异步处理

·应用侧(业务代码)保证数据一致性，非事务执行