MySQL事务详解

数据库事务概述

数据库事务是数据库管理系统（DBMS）中的一个关键概念，它涉及到一系列数据库操作，这些操作要么全部执行成功，要么全部不执行，以保持数据库的一致性。事务是确保数据库数据完整性和可靠性的基础。

事务是如何实现的

事务就是一组逻辑操作的集合。实现事务就是要保证可靠性和并发隔离，或者说，能够满足ACID特性的机制。而这些主要是靠日志恢复和并发控制实现的。

• 日志恢复：数据库里有两个日志，一个是redo log，一个是undo log。redo log记录的是已经成功提交的事务操作信息，用来恢复数据，保证事务的持久性。undo log记录的是事务修改之前的数据信息，用来回滚数据，保证事务的原子性。
• 并发控制：并发控制主要靠锁机制和MVCC（多版本并发控制）来实现，保证事务的隔离性。
• 一致性则是通过持久性+原子性+隔离性来保证。

事务的ACID特性

• 原子性（Atomicity）：原子性是指事务是一个不可分割的工作单位，要么全部提交，要么全部失败回滚，没有中间状态。

• 一致性（Consistency）： 事务开始前和结束后，数据库从一个合法的状态转移到另一个合法的状态，即便在事务执行的过程中发生了错误或异常，也要保证数据库的完整性和业务规则没有被破坏。

• 隔离性（Isolation）： 多个事务并发执行时，每个事务的操作应该与其他事务隔离，不互相影响。

• 持久性（Durability）： 一旦事务提交，对数据库的修改应该是永久的，即使发生系统故障也不会丢失。

事务的状态

1. 活动（Active）： 事务进入活动状态表示它已经开始，但尚未完成。这是事务的起始状态。
2. 部分提交（Partially Committed）： 事务执行了所有的SQL语句，但尚未提交。在这个状态下，事务对数据库所做的修改已被写入事务日志，但尚未应用到数据库中。
3. 已提交（Committed）： 事务已经成功完成并已提交。在这个状态下，事务对数据库所做的修改已经永久保存在数据库中，成为数据库的一部分。
4. 失败（Failed）： 事务执行过程中发生了一个错误，导致事务无法继续执行。在这个状态下，通常会选择回滚事务，将数据库恢复到事务开始前的状态。
5. 中止（Aborted）： 事务被中止，可能是由于发生错误导致的回滚，也可能是由于应用程序显式地中止了事务。
6. 挂起（Suspended）： 事务处于一个暂时的挂起状态，等待某些条件满足后再继续执行。这通常与事务隔离级别相关，例如，在并发控制中等待其他事务释放锁。

这些状态反映了事务在其生命周期内可能经历的不同阶段。MySQL通过事务日志（transaction log）和锁来跟踪和管理事务的状态，以确保事务的ACID属性得到维护。了解事务的不同状态是非常重要的，以便在处理错误、调优性能或者确保数据一致性时能够采取适当的操作。

事务的使用

事务的完成过程：

• 开启事务
• 一系列 DML 操作
• 结束事务

使用事务有两种方式，分别为 显式事务 和 隐式事务 。

显式事务（Explicit Transaction）：

• 手动启动： 明确地使用 START TRANSACTION 或者 BEGIN 语句来显式地启动一个事务。这表示从这一点开始，所有的数据库操作将作为一个事务进行处理。
• 手动提交或回滚： 在事务执行结束后，需要明确地使用 COMMIT 提交事务，或者使用 ROLLBACK 回滚事务。这使得开发者有更精确的控制，可以根据业务逻辑决定是否提交或回滚事务。

隐式事务（Implicit Transaction）：

• 自动启动： 在默认情况下，每个SQL语句都被视为一个事务。这意味着在执行SQL语句时，会自动启动一个事务。
• 自动提交： 在隐式事务中，每个SQL语句执行后都会自动提交事务，除非显式地使用 SET AUTOCOMMIT=0 关闭自动提交，这时需要使用 COMMIT 或 ROLLBACK 手动处理事务。

显式事务

1.开启事务

使用START TRANSACTION 或者 BEGIN 开启一个事务。

START TRANSACTION;
BEGIN;

START TRANSACTION 语句相较于 BEGIN 特别之处在于，后边能跟随几个 修饰符 ：

• READ ONLY ：标识当前事务是一个 只读事务 ，也就是属于该事务的数据库操作只能读取数据，而不 能修改数据。

• READ WRITE ：标识当前事务是一个 读写事务 ，也就是属于该事务的数据库操作既可以读取数据， 也可以修改数据。

• WITH CONSISTENT SNAPSHOT ：启动一致性读。

2.一系列事务中的操作

主要是DML（增删改查），不含DDL。

3.提交事务或者中止事务

# 提交事务。当提交事务后，对数据库的修改是永久性的。
COMMIT;
# 回滚事务。即撤销正在进行的所有没有提交的修改 
ROLLBACK;
# 将事务回滚到某个保存点。
ROLLBACK TO [SAVEPOINT]

保存点

# 创建保存点
SAVEPOINT 保存点名称;
# 删除保存点
RELEASE SAVEPOINT 保存点名称;

隐式事务

MySQL中有一个系统变量 autocommit ：默认是ON，也就是开启自动事务。

关闭自动提交：

• 显式的的使用 START TRANSACTION 或者 BEGIN 语句开启一个事务。这样在本次事务提交或者回 滚前会暂时关闭掉自动提交的功能。
• 把系统变量autocommit的值设置为 OFF ，就像这样：

SET autocommit = OFF;
#或
SET autocommit = 0;

示例

自动提交

MySQL 默认开启自动提交，每条语句都是一个事务。

关闭自动提交后，可以多条语句为一个事务。

回滚

开启事务，插入一条新数据。

回滚，回滚后数据回到开启事务前的状态。

回滚到保存点

开启事务，插入数据，设置保存点

回滚到保存点

需要注意的是，回滚到保存点并不是事务的终止状态，所以不会提交事务

事务的隔离级别

数据并发问题

脏读：指一个事务读取到了另一个事务修改但是还没有提交的数据，如果另一个事务后来回滚了，读取到的数据就是无效的，导致事务读取到的数据是“脏”的，因为它基于未提交的数据。

比如A向B转账100，A的账户减少了100，而B的账户还没来得及修改，此时一个并发的事务访问到了B的账户，就是脏读

不可重复读：指一个事务多次读取同一条记录，但前后读到的数据不一致。因为当前事务在读取记录的间隙中，其他事务在此期间修改或删除了数据并进行了提交， 这可能导致事务在执行期间看到不一致的数据，破坏了事务的一致性。

比如A第一次查询自己的账户有100元，此时另一个事务给A的账户增加了100元，所以A再次读取他的账户得到了200的结果，跟第一次读取的不一样。

不可重复读与脏读的不同之处在于，脏读是读取了另一个事务没有提交的脏数据，不可重复读是读取了已经提交的数据，实际上并不是一个异常现象。

幻读：事务在查询特定记录的总数时，前后查询的结果不一致。这是由于在事务查询间隙时，在此期间插入了新的数据。 这可能导致事务在执行期间看到不一致的数据，破坏了事务的一致性。

比如A公司一共有100个人，第一次查询总人数得到100条记录，此时另一个事务新增了一个人，所以下一次查询得到101条记录。
不可重复度和幻读的不同之处在于，幻读是多次读取的结果行数不同，不可重复度是读取结果的值不同。

MySQL 支持的四种隔离级别

READ UNCOMMITTED ：读未提交，在该隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结 果。不能避免脏读、不可重复读、幻读。

READ COMMITTED ：读已提交，它满足了隔离的简单定义：一个事务只能看见已经提交事务所做 的改变。这是大多数数据库系统的默认隔离级别（但不是MySQL默认的）。可以避免脏读，但不可 重复读、幻读问题仍然存在。

REPEATABLE READ ：可重复读，事务A在读到一条数据之后，此时事务B对该数据进行了修改并提 交，那么事务A再读该数据，读到的还是原来的内容。可以避免脏读、不可重复读，但幻读问题仍 然存在。这是MySQL的默认隔离级别。

SERIALIZABLE ：可串行化，确保事务可以从一个表中读取相同的行。在这个事务持续期间，禁止 其他事务对该表执行插入、更新和删除操作。所有的并发问题都可以避免，但性能十分低下。能避 免脏读、不可重复读和幻读。

这四种隔离级别具体是如何实现的呢？

• 对于「读未提交」隔离级别的事务来说，因为可以读到未提交事务修改的数据，所以直接读取最新的数据就好了；
• 对于「串行化」隔离级别的事务来说，通过加读写锁的方式来避免并行访问；
• 对于「读提交」和「可重复读」隔离级别的事务来说，它们是通过 Read View 来实现的，它们的区别在于创建 Read View 的时机不同，大家可以把 Read View 理解成一个数据快照，就像相机拍照那样，定格某一时刻的风景。「读提交」隔离级别是在「每个语句执行前」都会重新生成一个 Read View，而「可重复读」隔离级别是「启动事务时」生成一个 Read View，然后整个事务期间都在用这个 Read View。

注意

MySQL 虽然支持 4 种隔离级别，但是与SQL 标准中规定的各级隔离级别允许发生的现象却有些出入。

MySQL 在「可重复读」隔离级别下，可以很大程度上避免幻读现象的发生（注意是很大程度避免，并不是彻底避免），所以 MySQL 并不会使用「串行化」隔离级别来避免幻读现象的发生，因为使用「串行化」隔离级别会影响性能。

MySQL InnoDB 引擎的可重复读隔离级别（默认隔离级），根据不同的查询方式，分别提出了避免幻读的方案：

• 针对快照读（普通 select 语句），是通过 MVCC 方式解决了幻读，因为可重复读隔离级别下，事务执行过程中看到的数据，一直跟这个事务启动时看到的数据是一致的，即使中途有其他事务插入了一条数据，是查询不出来这条数据的，所以就很好了避免幻读问题。
• 针对当前读（select … for update 等语句），是通过 next-key lock（记录锁+间隙锁）方式解决了幻读，因为当执行 select … for update 语句的时候，会加上 next-key lock，如果有其他事务在 next-key lock 锁范围内插入了一条记录，那么这个插入语句就会被阻塞，无法成功插入，所以就很好了避免幻读问题。

示例

其他事务增加数据后，当前事务的查询结果并不会改变。

但是，虽然当前事务查询不到，但是能够修改且修改后就能查询到。

所以MySQL 在「可重复读」隔离级别下，可以很大程度上避免幻读现象的发生但不能彻底避免。

设置隔离级别

查看默认隔离级别

SELECT @@transaction_isolation;

设置隔离级别

SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL 隔离级别;
#其中，隔离级别格式：
> READ UNCOMMITTED
> READ COMMITTED
> REPEATABLE READ
> SERIALIZABLE
SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION_ISOLATION = '隔离级别'
#其中，隔离级别格式：
> READ-UNCOMMITTED
> READ-COMMITTED
> REPEATABLE-READ
> SERIALIZABLE
# SET SESSION TRANSACTION_ISOLATION = '隔离级别' == SET TRANSACTION_ISOLATION = '隔离级别'

关于设置时使用GLOBAL或SESSION的影响：（默认 SESSION ）

• 使用 GLOBAL 关键字（在全局范围影响）：
  • 当前已经存在的会话无效
  • 只对执行完该语句之后产生的会话起作用
• 使用 SESSION 关键字（在会话范围影响）：
  • 对当前会话的所有后续的事务有效
  • 如果在事务之间执行，则对后续的事务有效
  • 该语句可以在已经开启的事务中间执行，但不会影响当前正在执行的事务

事务的常见分类

1. 扁平事务（Flat Transactions）：
   • 扁平事务指整个应用中的所有操作都在一个事务内执行。事务在应用的整个执行过程中始终存在，直到应用执行完成或者发生错误。
2. 带有保存点的扁平事务（Flat Transactions with Savepoints）：
   • 这是扁平事务的扩展，其中引入了保存点（Savepoints）。保存点允许在事务中创建一个标记，使得事务可以回滚到这个标记处，而不必回滚整个事务。这在处理部分错误时可以更灵活地回滚事务的一部分。
3. 链事务（Chained Transactions）：
   • 链事务是一种序列化的事务执行方式，其中一个事务的提交触发另一个事务的开始。每个事务在前一个事务成功提交后才能开始执行。这样可以确保事务按照定义的顺序执行。
4. 嵌套事务（Nested Transactions）：
   • 嵌套事务是指事务内可以包含另一个事务。在这种情况下，内部事务的提交或回滚并不会立即影响外部事务，而是在外部事务提交时才会生效。大多数数据库系统不直接支持真正的嵌套事务，但是可以通过保存点（Savepoints）来模拟。
5. 分布式事务（Distributed Transactions）：
   • 分布式事务涉及多个独立的事务性资源管理器，如数据库、消息队列等。在分布式系统中，确保所有相关资源的事务要么全部提交，要么全部回滚是具有挑战性的。分布式事务通常需要协调者（coordinator）和参与者（participants）之间的通信和协调，以确保一致性和隔离性。