深入剖析Mysql事务和Spring事务

本文分享一些关于Mysql如何解决多事务并发的问题和Spring源码是怎么控制事务以及一些事务失效的场景。

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• Mysql事务隔离机制
• 锁机制
• MVCC多版本并发控制隔离机制
• Spring事务应用和源码分析
• 事务失效问题

一、Mysql事务

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，用一整套机制来解决多事务并发问题。

1.1事务的属性

事务（Transaction）是数据库系统中一系列操作的一个逻辑单元，所有操作要么全部成功要么全部失败。

事务是区分文件存储系统与Nosql数据库重要特性之一，其存在的意义是为了保证即使在并发情况下也能正确的执行crud操作。怎样才算是正确的呢？这时提出了事务需要保证的四个特性即ACID：

• 原子性(Atomicity) ：事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。
• 一致性(Consistent) ：在事务开始和完成时,数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以保持数据的完整性。
• 隔离性(Isolation) ：数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的”独立“环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的，反之亦然。
• 持久性(Durable) ：事务完成之后,它对于数据的修改是永久性的,即使出现系统故障也能够保持。

1.2事务的隔离级别

在高并发的情况下，要完全保证其ACID特性是非常困难的，除非把所有的事务串行化执行，但带来的负面的影响将是性能大打折扣。很多时候我们有些业务对事务的要求是不一样的，所以数据库中设计了四种隔离级别，供用户基于业务进行选择。

数据库默认隔离级别：

Oracle中默认级别是 Read committed

Mysql 中默认级别 Repeatable read

#查看mysql 的默认隔离级别
SELECT @@tx_isolation

#设置为读未提交
set tx_isolation='read-uncommitted';  

#设置为读已提交
set tx_isolation='read-committed';  

#设置为可重复读
set tx_isolation='REPEATABLE-READ';   

#设置为串行化
set tx_isolation='SERIALIZABLE';

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，然后基于最初选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题–最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。

• 脏读（Dirty Reads）

一个事务正在对一条记录做修改，在这个事务完成并提交前，这条记录的数据就处于不一致的状态；这时，另一个事务也来读取同一条记录，如果不加控制，第二个事务读取了这些“脏”数据，并据此作进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象的叫做“脏读”。

简短总结：事务A读取到了事务B已经修改但尚未提交的数据，还在这个数据基础上做了操作。此时，如果B事务回滚，A读取的数据无效，不符合一致性要求。

• 不可重读（Non-Repeatable Reads）

一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了！这种现象就叫做“不可重复读”。

简短总结：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，不符合隔离性

• 幻读（Phantom Reads）

一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据，这种现象就称为“幻读”。

简短总结：事务A读取到了事务B提交的新增数据，不符合隔离性

具体的隔离级别的实战演示省略了

1.3锁机制

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。

在数据库中，除了传统的计算资源（如CPU、RAM、I/O等）的争用以外，数据也是一种供需要用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。

锁分类

• 从性能上分为乐观锁(用版本对比来实现)和悲观锁
• 从对数据库操作的类型分，分为读锁和写锁(都属于悲观锁)

读锁（共享锁，S锁(Shared)）：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响

写锁（排它锁，X锁(eXclusive)）：当前写操作没有完成前，它会阻断其他写锁和读锁

• 从对数据操作的粒度分，分为表锁和行锁

表锁

每次操作锁住整张表。开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低；一般用在整表数据迁移的场景。

1.4WAL原则

InnoDB的ARIES三原则Write Ahead Logging（WAL）：

• 日志成功写入后事务就不会丢失，后续由checkpoint机制来保证磁盘物理文件与redo log达到一致性;
• 利用redo log来记录变更后的数据，即redo里记录事务数据变更后的值;
• 利用undo log来记录变更前的数据，即undo里记录事务数据变更前的值，用于回滚和其他事务多版本读。

1.5并发事务控制

• 单版本控制-锁

  锁用独占的方式来保证在只有一个版本的情况下事务之间相互隔离。

  在 MySQL 事务中，锁的实现与隔离级别有关系，在 RR（Repeatable Read）隔离级别下，MySQL 为了解决幻读的问题，以牺牲并行度为代价，通过 Gap 锁来防止数据的写入，而这种锁，因为其并行度不够，冲突很多，经常会引起死锁。现在流行的 Row 模式可以避免很多冲突甚至死锁问题，所以推荐默认使用 Row + RCÿ