从0开始回顾MySQL---事务四大特性

事务概述

  1. 事务是一个最小的工作单元。在数据库当中，事务表示一件完整的事儿。
  2. 一个业务的完成可能需要多条DML语句共同配合才能完成，例如转账业务，需要执行两条DML语句，先更新张三账户的余额，再更新李四账户的余额，为了保证转账业务不出现问题，就必须保证要么同时成功，要么同时失败，怎么保证同时成功或者同时失败呢？就需要使用事务机制。
  3. 也就是说用了事务机制之后，在同一个事务当中，多条DML语句会同时成功，或者同时失败，不会出现一部分成功，一部分失败的现象。
  4. 事务只针对DML语句有效：因为只有这三个语句是改变表中数据的。
    1. insert
    2. delete
    3. update

事务四大特性：ACID

  1. 原子性（Atomicity）：是指事务包含的所有操作要么全部成功，要么同时失败。
  2. 一致性（Consistency）：是指事务开始前，和事务完成后，数据应该是一致的。例如张三和李四的钱加起来是5000，中间不管进行过多少次的转账操作(update)，总量5000是不会变的。这就是事务的一致性。
  3. 隔离性（Isolation）：隔离性是当多个⽤户并发访问数据库时，⽐如操作同⼀张表时，数据库为每⼀个⽤户开启的事务，不能被其他事务的操作所⼲扰，多个并发事务之间要相互隔离。
  4. 持久性（Durability）：持久性是指⼀个事务⼀旦被提交了，那么对数据库中的数据的改变就是永久性的，即便是在数据库系统遇到故障的情况下也不会丢失提交事务的操作。

演示MySQL事务

在dos命令窗口中开启MySQL事务：start transaction; 或者：begin;
回滚事务：rollback;
提交事务：commit;
只要执行以上的rollback或者commit，事务都会结束。
MySQL默认情况下采用的事务机制是：自动提交。所谓自动提交就是只要执行一条DML语句则提交一次。

事务隔离级别

image.png
隔离级别从低到高排序：读未提交 < 读提交 < 可重复读 < 串行化
不同隔离级别会存在不同的现象，现象按照严重性从高到低排序：脏读 > 不可重复读 > 幻读

查看与设置隔离级别

mysql默认的隔离级别：可重复读（REPEATABLE READ）。

  • 查看当前会话的隔离级别：select @@transaction_isolation;
  • 查看全局的隔离级别：select @@gobal.transaction_isolation;

设置事务隔离级别：

  • 会话级：set session transaction isolation level read committed;
  • 全局级：set global transaction isolation level read committed;

不同现象

脏读

指的是一个事务读取了另一个事务尚未提交的数据，即读取了另一个事务中的脏数据（Dirty Data）。在此情况下，如果另一个事务回滚了或者修改了这些数据，那么读取这些脏数据的事务所处理的数据就是不准确的。

不可重复读

指在一个事务内，多次读取同一个数据行，得到的结果可能是不一样的。这是由于其他事务对数据行做出了修改操作，导致数据的不一致性。

幻读

指在事务执行过程中，前后两次相同的查询条件得到的结果集不一致，可能会变多或变少。

隔离级别

读未提交（READ UNCOMMITTED）

A事务与B事务，A事务可以读取到B事务未提交的数据。这是最低的隔离级别。几乎两个事务之间没有隔离。这种隔离级别是一种理论层面的，在实际的数据库产品中，没有从这个级别起步的。
当事务隔离级别是读未提交时，三种现象都存在：脏读，不可重复读，幻读。
我们可以开启两个DOS命令窗口，模拟两个事务，演示一下这种隔离级别。三种现象中最严重的是脏读，我们只需要演示脏读问题即可，因为存在脏读的话，就一定存在不可重复读和幻读问题。

将全局事务隔离级别设置为：READ UNCOMMITTED

set global transaction isolation level read uncommitted;

开启两个DOS命令窗口来模拟两个事务：A事务与B事务。

A事务B事务
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select * from a;
image.png
mysql> insert into a values(4);
mysql> select * from a;
image.png

通过以上测试，可以看到，A事务读取到了B事务还没有提交的数据。这种现象就是脏读。

读提交（READ COMMITTED）

A事务与B事务，A事务可以读取到B事务提交之后的数据。Oracle数据库默认的就是这种隔离级别。

将数据库的全局事务隔离级别设置为读提交：READ COMMITTED

set global transaction isolation level read committed;

演示：

A事务B事务
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select * from a;
image.png
mysql> insert into a values(4);
mysql> select * from a;
image.png
mysql> commit;
mysql> select * from a;
image.png

通过以上测试看出，A事务只能读取到B事务提交之后的数据。这种隔离级别解决了脏读问题，但肯定是存在不可重复读和幻读问题。因为只要事务B进行了增删改操作之后并提交了，事务A读取到的数据肯定是不同的。即：不可重复读和幻读都存在。

可重复读（REPEATABLE READ）

这个隔离级别是MySQL数据库默认的。
A事务和B事务，A事务开启后，读取了某一条记录，然后B事务对这条记录进行修改并提交，A事务读取到的还是修改前的数据。这种隔离级别称为可重复读。

将数据库全局隔离级别修改为可重复读：

set global transaction isolation level repeatable read;

演示：

A事务B事务
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select empno,ename,sal from emp where empno=7369;
image.png
mysql> update emp set ename=‘SMITH’,sal=8000 where empno=7369;
mysql> commit;
mysql> select empno,ename,sal from emp where empno=7369;
image.png

通过以上测试得知：当事务隔离级别设置为可重复读时，避免了不可重复读问题。

那么在MySQL当中，当事务隔离级别设置为可重复读时，能够避免幻读问题吗？测试一下：

事务A事务B
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select * from a;
image.png
mysql> insert into a values(5);
mysql> commit;
mysql> select * from a;
image.png

通过以上测试得知：**当事务隔离级别设置为可重复读时，也避免了幻读问题。是完全避免了幻读问题吗？并不是。**请看以下测试：

事务A事务B
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select * from a;
image.png
mysql> insert into a values(6);
mysql> commit;
mysql> select * from a for update;
image.png

通过以上测试得知：当事务隔离级别设置为可重复读，MySQL会尽最大努力避免幻读问题，但这种隔离级别无法完全避免幻读问题。

串行化（SERIALIZABLE）

这种隔离级别最高，避免了所有的问题，缺点是效率低，因为这种隔离级别会导致事务排队处理，不支持并发。

设置数据库全局隔离级别为串行化：

set global transaction isolation level serializable;

演示：

事务A事务B
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select * from a;
image.png
mysql> insert into a values(7);
mysql> select * from a;
image.png
mysql> commit;
image.png

通过以上测试得知：当事务隔离级别设置为串行化时，事务只能排队执行，不支持并发。

可重复读的幻读问题

在上面讲解过程中我提到，MySQL默认的隔离级别可重复读，在很大程度上避免了幻读问题（并不能完全解决），那么它是如何解决幻读问题的呢，解决方案包括两种：

  • 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，所以就很好的避免了幻读问题。
  • 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，所以就很好的避免了幻读问题。

快照读是如何解决幻读的

什么是快照读？普通的select语句都是采用的快照读。顾名思义：在整个事务的处理过程中，执行相同的一个select语句时，每次都是读取的快照。（快照指的是固定的某个时刻的数据，就像现实世界中的拍照一样，把那个美好的时刻留下来）。也就是说，当事务隔离级别是可重复读，并且执行的select语句是一个普通的select语句时，都会采用快照读的方式读取数据，底层实现原理是：

  • 底层由 MVCC（多版本并发控制）实现，实现的方式是开始事务后，在执行第一个查询语句后，会创建一个 Read View，后续的查询语句利用这个 Read View，通过这个 Read View 就可以在 undo log 版本链找到事务开始时的数据，所以事务过程中每次查询的数据都是一样的，即使中途有其他事务插入了新纪录，是查询不出来这条数据的，所以就很好的避免了幻读问题。

演示：

事务A事务B
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select * from a; //快照读
image.png
mysql> insert into a values(5);
mysql> commit;
mysql> select * from a; //快照读
image.png

当前读是如何解决幻读的

当前读，顾名思义：每一次都读取最新的数据。当前读包括：update、delete、insert、select…for update。这个很好理解，因为增删改的时候都要基于最新的数据进行增删改。
而select…for update原理是：对查询范围内的数据进行加锁，不允许其它事务对这个范围内的数据进行增删改。也就是说这个select语句范围内的数据是不允许并发的，只能排队执行，从而避免幻读问题。
select…for update加的锁叫做：next-key lock。我们可以称其为：间隙锁 + 记录锁。间隙锁用来保证在锁定的范围内不允许insert操作。记录锁用来保证在锁定的范围内不允许delete和update操作。

假如有这样的数据：
image.png
SQL语句是这样写的：

select * from a where id between 2 and 4 for update;

那么id在[2-4]区间的所有记录行被锁定，不能插入3是通过间隙锁来搞定的。不能修改或删除2和4是通过记录锁来搞定的。

演示：

事务A事务B
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select * from a where id between 2 and 4 for update; // 当前读
image.png

出现幻读的两种情况

在同一个事务处理过程中，如果前后两次都采用快照读，或者都采用当前读，则不会出现幻读问题。如果第一次使用快照读，后面使用了当前读，则会出现幻读问题。

第一种产生幻读的场景

A事务与B事务。在A事务中第一次查询使用快照读，B事务插入数据。然后在A事务中第二次查询使用当前读。则会产生幻读现象。
演示：

事务A事务B
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select * from a;
image.png
mysql> insert into a values(5);
mysql> commit;
mysql> select * from a for update; // 产生了幻读
image.png
第二种产生幻读的场景

事务A与事务B，在事务A中第一次查询使用快照读，在事务B中插入一条数据，然后在事务A中更新事务B插入的那条记录，最后在事务A中再次使用快照读。则会发生幻读现象。

事务A事务B
mysql> use powernode
mysql> use powernode
mysql> start transaction;
mysql> start transaction;
mysql> select * from a;
image.png
mysql> insert into a values(6);
mysql> commit;
mysql> update a set id=100 where id=6; //主要是因为这个SQL语句的执行触发了当前读
mysql> select * from a; // 产生了幻读
image.png

总结可重复读的幻读问题

MySQL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。
  • 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。

我举例了两个发生幻读场景的例子。

  • 第一个例子：对于快照读， MVCC 并不能完全避免幻读现象。因为当事务 A 更新了一条事务 B 插入的记录，那么事务 A 前后两次查询的记录条目就不一样了，所以就发生幻读。
  • 第二个例子：对于当前读，如果事务开启后，并没有执行当前读，而是先快照读，然后这期间如果其他事务插入了一条记录，那么事务后续使用当前读进行查询的时候，就会发现两次查询的记录条目就不一样了，所以就发生幻读。

所以，MySQL 可重复读隔离级别并没有彻底解决幻读，只是很大程度上避免了幻读现象的发生。
要避免这类特殊场景下发生幻读的现象的话，就是尽量在开启事务之后，马上执行 select … for update 这类当前读的语句，因为它会对记录加 next-key lock，从而避免其他事务插入一条新记录。

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