【MySQL事务学习】MySQL事务及事务隔离级别

MySQL事务及事务隔离级别

一、什么是事务?

事务是逻辑上的一组操作,要么都执行,要么都不执行。

那什么是数据库事务呢?
答:
数据库事务即一组对数据库的操作要么全部执行成功,要么全部不执行。

# 开启一个事务
START TRANSACTION;
# 多条 SQL 语句
SQL1,SQL2...
## 提交事务
COMMIT;

数据库事务示意图如下:
【MySQL事务学习】MySQL事务及事务隔离级别_第1张图片

二、事务的特性都有哪些?

关系型数据库(例如:MySQL、SQL Server、Oracle 等)事务都有 ACID 特性:
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  • 原子性(Atomicity):事务是最小的执行单位,不允许分割。事务的原子性确保动作要么全部完成,要么完全不起作用;
  • 一致性(Consistency):执行事务前后,数据保持一致。例如:转账业务中,无论事务是否成功,转账者和收款人的总额应该是不变的;
  • 隔离性(Isolation):并发访问数据库时,一个用户的事务不被其他事务所干扰,各并发事务之间数据库是独立的;
  • 持久性(Durability):一个事务被提交之后。它对数据库中数据的改变是持久的,即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。

三、并发事务带来了哪些问题?

在我们开发中经常会遇到多个事务并发运行,即多个事务对同一数据进行操作,可能会导致以下问题:

(一)脏读

一个事务读取数据并且对数据进行了修改,这个修改对其他事务来说是可见的,即使当前事务没有提交。这时另外一个事务读取了这个还未提交的数据,但第一个事务突然回滚,导致数据并没有被提交到数据库,那第二个事务读取到的就是脏数据,这也就是脏读的由来。

举个例子:
事务 1 读取某表中的数据 A=20,事务 1 修改 A=A-1,事务 2 读取到 A = 19,事务 1 回滚导致对 A 的修改并未提交到数据库, A 的值还是 20。
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(二)不可重复读

指在一个事务内多次读同一数据。在这个事务还没有结束时,另一个事务也访问该数据。那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务的修改导致第一个事务两次读取的数据可能不太一样。这就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的情况,因此称为不可重复读。

举个例子:
事务 1 读取某表中的数据 A=20,事务 2 也读取 A=20,事务 1 修改 A=A-1,事务 2 再次读取 A =19,此时读取的结果和第一次读取的结果不同。
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(三)幻读

幻读与不可重复读类似。它发生在一个事务读取了几行数据,接着另一个并发事务插入了一些数据时。在随后的查询中,第一个事务就会发现多了一些原本不存在的记录,就好像发生了幻觉一样,所以称为幻读。

举个例子:
事务 2 读取某个范围的数据,事务 1 在这个范围插入了新的数据,事务 2 再次读取这个范围的数据发现相比于第一次读取的结果多了新的数据。
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问题思考:不可重复读和幻读有什么区别?
答:

  • 不可重复读的重点是内容修改或者记录减少比如多次读取一条记录发现其中某些记录的值被修改;
  • 幻读的重点在于记录新增比如多次执行同一条查询语句(DQL)时,发现查到的记录增加了。

举个例子:
执行 delete 和 update 操作的时候,可以直接对记录加锁,保证事务安全。而执行 insert 操作的时候,由于记录锁(Record Lock)只能锁住已经存在的记录,为了避免插入新记录,需要依赖间隙锁(Gap Lock)。也就是说执行 insert 操作的时候需要依赖 Next-Key Lock(Record Lock+Gap Lock) 进行加锁来保证不出现幻读。

四、并发事务的控制方式有哪些?

MySQL 中并发事务的控制方式无非就两种:锁 和 MVCC
可以看作是悲观控制的模式多版本并发控制(MVCC,Multiversion concurrency control)可以看作是乐观控制的模式

其中,

(一)锁可以分为

  • 共享锁(S 锁):又称读锁,事务在读取记录的时候获取共享锁,允许多个事务同时获取(锁兼容)
  • 排他锁(X 锁):又称写锁/独占锁,事务在修改记录的时候获取排他锁,不允许多个事务同时获取。如果一个记录已经被加了排他锁,那其他事务不能再对这条记录加任何类型的锁(锁不兼容)。

读、写锁可以做到读读并行,但是无法做到写读、写写并行。

根据锁的粒度又可以分为:
表级锁(table-level locking) 和 行级锁(row-level locking) 。InnoDB 不光支持表级锁,还支持行级锁,默认为行级锁。行级锁的粒度更小,仅对相关的记录上锁即可(对一行或者多行记录加锁),所以对于并发写入操作来说, InnoDB 的性能更高。不论是表级锁还是行级锁,都存在共享锁(Share Lock,S 锁)和排他锁(Exclusive Lock,X 锁)这两类。

(二)InnoDB有哪几类行锁

InnoDB 行锁是通过对索引数据页上的记录加锁实现的,MySQL InnoDB 支持三种行锁定方式:

  • 记录锁(Record Lock):也被称为记录锁,属于单个行记录上的锁。
  • 间隙锁(Gap Lock):锁定一个范围,不包括记录本身。
  • 临键锁(Next-Key Lock):Record Lock+Gap Lock,锁定一个范围,包含记录本身,主要目的是为了解决幻读问题(MySQL 事务部分提到过)。记录锁只能锁住已经存在的记录,为了避免插入新记录,需要依赖间隙锁。

在 InnoDB 默认的隔离级别 REPEATABLE-READ 下,行锁默认使用的是 Next-Key Lock。但是,如果操作的索引是唯一索引或主键,InnoDB 会对 Next-Key Lock 进行优化,将其降级为 Record Lock,即仅锁住索引本身,而不是范围。

五、MySQL事务隔离级别

(一)SQL标准定义了四个隔离级别:

  • 读取未提交(READ-UNCOMMITTED):最低的事务隔离级别,允许读取尚未提交的数据变更,可能会导致脏读幻读不可重复读
  • 读取已提交(READ-COMMITTED):允许读取并发事务已经提交的数据可以阻止脏读,但是幻读不可重复读仍有可能发生。
  • 可重复读(REPEATABLE-READ):对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生。
  • 可串行化(SERIALIZABLE):最高的隔离级别,完全服从 ACID 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行,这样事务之间就完全不可能产生干扰,也就是说,该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。

(二)MySQL InnoDB存储引擎默认的隔离级别是什么?

MySQL InnoDB 存储引擎的默认支持的隔离级别是 REPEATABLE-READ(可重读)

我们可以通过SELECT @@tx_isolation;命令来查看,MySQL 8.0 该命令改为SELECT @@transaction_isolation;

MySQL> SELECT @@transaction_isolation;
+-----------------+
| @@tx_isolation  |
+-----------------+
| REPEATABLE-READ |
+-----------------+

标准的 SQL 隔离级别定义里,REPEATABLE-READ(可重复读)是不可以防止幻读的。但是!InnoDB 实现的 REPEATABLE-READ 隔离级别其实是可以解决幻读问题发生的,主要是因为在RR隔离级别下,使用MVCC(多版本并发控制)和 来防止幻读。

在 REPEATABLE-READ 隔离级别下,InnoDB 存储引擎使用多版本并发控制(MVCC)和行级锁定来防止幻读。MVCC 允许事务在读取数据时看到一致的快照,而行级锁定则用于防止多个事务同时修改同一行数据

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