面试篇-Mysql-2+事务隔离级别的实现

文章目录

前言
一、Mysql 的事务你了解吗
二、你了解Mysql 的事务隔离级别吗：
- 2.1 你知道Mysql 的脏读，不可重复读，幻读的问题吗：
- - 2.1.1 脏读：
  - 2.1.2 不可重复读：
  - 2.1.3 幻读：
- 2.2 对于并发场景下的脏读，不可重复读，幻读的情况，Mysql 是怎么解决的
三、Mysql 的一条sql 语句执行的过程了解过吗，Mysql 会有数据丢失吗
- 3.1 一条update 语句的执行：
- 3.2 你知道redolog 日志的作用吗：
- 3.2 你知道undolog 日志的作用吗：
- 3.3 说下 undolog和redolog的区别
三、Mysql 的事务是通过什么实现的
- 3.1 你了解Mvcc 多版本并发控制吗
- 3.2 Mvcc 的实现原理
- - 3.2.1 表中每行数据的额外字段
  - 3.2.2 你知道 undolog 版本链吗
  - - 3.2.2.1 undolog是用来干嘛的
    - 3.2.2.2 undolog 版本链
  - 3.2.3 你知道readView 吗
  - 3.2.4 你知道readView 读取undolog 的规则吗
  - - 3.2.4.1 Rc级别的可见性
    - 3.2.4.2 RR级别的可见性
- 3.3 你来解释下什么是Mvcc
总结

前言

你知道Mysql 的事务，事务底层的实现原理你知道吗，Spring 是怎么支持事务的。本文重点对面试的问题进行介绍，祝愿每位程序员都能上岸！！！

一、Mysql 的事务你了解吗

事务是一个操作的集合，它是一个不可分割的单位，作为一个整体向系统提交，要么同时成功，要么同时失败。

事务的ACID 特性：

原子性(Atomicity):事务是不可分割的最小操作单元，要么全部成功，要么全部失败。
一致性(Consistency):事务完成时，必须使所有的数据都保持一致状态。
隔离性(lsolation)：数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行。:
持久性(Durability):事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的。

二、你了解Mysql 的事务隔离级别吗：

2.1 你知道Mysql 的脏读，不可重复读，幻读的问题吗：

在并发的情景下，Mysql 会出现脏读，不可重复读，幻读的问题，这些问题是怎么产生的；

2.1.1 脏读：

个事务读到另外一个事务还没有提交的数据。

2.1.2 不可重复读：

一个事务先后读取同一条记录，但两次读取的数据不同，称之为不可重复读，不可重复读针对的是update 的场景。

2.1.3 幻读：

一个事务按照条件查询数据时，没有对应的数据行，但是在插入数据时，又发现这行数据已经存在，好像出现了幻影”,幻读针对的是insert 的场景。

2.2 对于并发场景下的脏读，不可重复读，幻读的情况，Mysql 是怎么解决的

mysql 提供了4中事物的隔离级别，来对不同的场景进行处理
隔离级别解决的问题:

READ UNCOMMITTED 未提交读会出现：脏读、不可重复读、幻读
READ COMMITTED 读已提交会出现：不可重复读、幻读
REPEATABLE READ 可重复读，会出现：幻读
SERIALIZABLE 串行化

三、Mysql 的一条sql 语句执行的过程了解过吗，Mysql 会有数据丢失吗

3.1 一条update 语句的执行：

比如一条update sql 语句的执行流程，他是怎么将数据库中中的数据更新的；

在这里插入图片描述缓冲池和数据页：

Mysql 并不是直接修改表中的数据，它是有一个加载的过程：

首先，要想操作数据，需要存储引擎向将数据按页加载到 pool buffer 中，如：修改一条数据，需要搜索引擎先将要修改的数据加载到数据页中；
其次，数据的修改是在数据页中完成的，因为数据页pool buffer 是内存，断电会丢失，就需要有个地方进行数据的记录；
然后，记录redolog 日志方式数据丢失，二阶段提交记录数据为prepare；
随后，记录binlog dml 语句；
提交事务；
最后，将redolog 数据标记为commit

3.2 你知道redolog 日志的作用吗：

重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性该日志文件由两部分组成:重做日志缓冲(redolog buffer)以及重做日志文件(redolog file),前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都存到该日志文件中,用于在刷新脏页到磁盘,发生错误时,进行数据恢复使用。

3.2 你知道undolog 日志的作用吗：

undolog回滚日志，用于记录数据被修改前的信息，作用包含两个:提供回滚和 MVCC(多版本并发控制)。undolog和redoloq记录物理日志不一样，它是逻辑日志。

可以认为当delete一条记录时，undolog中会记录一条对应的insert记录，反之亦然;
当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录。当执行rollback时，就可以从undo log中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚。
undo log可以实现事务的一致性和原子性

3.3 说下 undolog和redolog的区别

redo log: 记录的是数据页的物理变化，服务宕机可用来同步数据
undo log:记录的是逻辑日志，当事务回滚时，通过逆操作恢复原来的数据
redo log保证了事务的持久性，undolog保证了事务的原子性和一致性

三、Mysql 的事务是通过什么实现的

Mysql 提供了四种的事务隔离级别，它的底层是通过Mvcc + 锁来实现的

3.1 你了解Mvcc 多版本并发控制吗

全称 Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突MVCC的具体实现，主要依赖于数据库记录中的隐式字段、undo loq日志、readView。

3.2 Mvcc 的实现原理

对于表中的每行数据，都提供了额外隐藏的字段，隐藏字段和undolog版本链以及readView共同作用实现mvcc

3.2.1 表中每行数据的额外字段

在这里插入图片描述

DB_TRX_ID 最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。
DB ROLL PTR 回滚指针，指向这条记录的上一一个版本，用于配合undolog，指向上一个版本。
DB_ROW_ID 隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段。

3.2.2 你知道 undolog 版本链吗

3.2.2.1 undolog是用来干嘛的

回滚日志，在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。
当insert的时候，产生的undo log日志只在回滚时需要，在事务提交后，可被立即删除。
而update、delete的时候，产生的undo log日志不仅在回滚时需要，mvcc版本访问也需要，不会立即被删除,

3.2.2.2 undolog 版本链

不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致该记录的undolog生成一条记录版本链表，链表的头部是最新的旧记录，链表尾部是最早的旧记录。

3.2.3 你知道readView 吗

ReadView(读视图)是快照读 SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务(未提交的)id,它根据当前事务的隔离级别，计算得到对当前线程可见的undolog 版本数据。

readView 数据结构核心字段

3.2.4 你知道readView 读取undolog 的规则吗

根据不同的隔离级别，然后读取的规则不同

3.2.4.1 Rc级别的可见性

事务中每次进行查询，都生成新的readView 视图

3.2.4.2 RR级别的可见性

在这里插入图片描述

3.3 你来解释下什么是Mvcc

其中mvcc的意思是多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，它的底层实现主要是分为了三个部分，第一个是隐藏字段，第二个是undolog日志，第三个是readView读视图；
隐藏字段是指:在mysgl!中给每个表都设置了隐藏字段，有一个是tx_id(事务id)，记录每一次操作的事务id，是自增的;另一个字段是roll-pointer(回滚指针)，指向上一个版本的事务版本记录地址
undolog主要的作用是记录回滚日志，存储老版本数据，在内部会形成一个版本链，在多个事务并行操作某一行记录，记录不同事务修改数据的版本，通过roll_pointer指针形成一个链表
readView解决的是一个事务查询选择版本的问题，在内部定义了一些匹配规则和当前的一些事务id判断该访问那个版本的数据，不同的隔离级别快照读是不一样的，最终的访问的结果不一样。如果是rc隔离级别，每一次执行快照读时生成ReadView，如果是rr隔离级别仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用；