MySQL-事务中的一致性读和锁定读的具体原理

前言

上一篇文章MySQL-InnoDB行锁中,提到过一致性锁定读和一致性非锁定读,这篇文章会详细分析一下在事务中时,具体是如何实现一致性的。

一致性读原理

start transaction和begin语句,并不是立即开启一个事务,事务是在第一条读语句执行时才建立的。如果需要立即开启事务,可以使用这个语句:start transaction with comsistent snapshot。

每一个事务都有一个唯一的事务id,在mysql系统中,这个事务id是唯一且递增的。每一条数据库记录也有一个版本号,这个版本号记录了修改记录的事务id,如图:


微信图片_20200710095716.jpg

最新的版本是V4,修改它的事务id为25,依次往前为V3,事务id17,一直到V1,事务id为10。
数据库中并不是真的有这些V1~V4的物理实体,是根据当前最新版本号和undolog往前计算出来每一个版本的。另外,数据库记录中除了保存修改它的事务id以外,还会记录这条修改是否已经提交。

在事务建立的一瞬间,当前事务会生成一个数组,保存了当前时刻系统中所有的活跃事务id(未提交事务),按照从小到大顺序排列,其中最小的id为低水位,最大的id为高水位。

那么在读操作和更新操作的时候,具体是如何使用这个版本号的呢?

我们知道,读分为一致性锁定读和一致性非锁定读;更新操作,其实可以拆解为两步,一步是一致性锁定读,一步是更新。我们只需要分析 一致性锁定读和一致性非锁定读就可以了。

  • 如果是一致性非锁定读,能读到的是低水位下的最近一个事务更新后的记录。
  • 如果是一致性锁定读,如果当前记录被锁定,需要等待锁释放;如果没被锁定,能读到最新一个已提交记录或者当前事务版本号对记录的修改。
实验验证

准备一张表

create table t(id int,k int,primary key(id));
insert into t(id,k) values(1,1),(2,2),(3,3),(4,4);

事务的时间线图如下


微信图片_20200710101306.png

事务A:

mysql> start transaction with consistent snapshot;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from t where id = 1;
+----+------+
| id | k    |
+----+------+
|  1 |    1 |
+----+------+
1 row in set (0.00 sec)

事务B:

mysql> start transaction with consistent snapshot;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> update t set k=k+1 where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from t where id = 1;
+----+------+
| id | k    |
+----+------+
|  1 |    3 |
+----+------+
1 row in set (0.00 sec)
实验结果分析

假设实验开始前记录的最新已提交版本事务id为90,事务A的id为99,事务B的id为100,事务C的id为101。

先分析B
在B查询的时候,id=1记录的最新版本为事务C更新的并且已经提交,事务B做的update操作,会被拆分成两步:

  1. select * from t for update;
  2. update t set k=k+1;

第一步会在当前行上加X锁,并且读最新已提交的版本,虽然C记录的事务id大于B,但是B会去读取它,所以在第一步,B拿到了已经被事务C更新为2的数据。

第二步,事务B会在2的基础上加一,把当前记录更新为3,并且未提交,且事务版本号为事务B的100。

再分析A
在A查询的时候,id=1记录的最新版本为事务B更新的,并且未提交,所以事务A继续往前找,直到找到事务id为90的已提交记录读取出来,所以事务A读取到的为事务id=90更新的1。

场景实战

并发减库存的场景,目前库存num=200,初始代码逻辑如下:
select num from t where t > 0;
update t set num = num -200;

有两个并发的事务,事务A和事务B,在事务A执行到select语句后,事务B也执行到select,两个事务都拿到了num=200,按照上面的语句继续做更新操作,事务B结束后就会发现库存num变成了负值,如何修改呢?

可以改成只写一个update语句

update t set num = num - 200 where num >= 200

然后根据返回的影响行数做判断,如果影响行数为0,说明库存已经为0,需要做相关的后续业务处理。

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