MySQL InnoDB事务隔离的几种级别

MySQL InnoDB是一种支持事务的存储引擎，提供了多种事务隔离级别，分别是：读未提交（READ UNCOMMITTED），读已提交（READ COMMITTED），可重复读（REPEATABLE READ）和串行化（SERIALIZABLE）。下面，我将详细讲解InnoDB如何实现这些事务隔离级别。

事务隔离级别的概述

读未提交（READ UNCOMMITTED）:
- 在读未提交级别，事务可以读取其他未提交事务中的数据。这可能导致“脏读”问题，即一个事务读取到另一个尚未提交的事务所做的修改。
读已提交（READ COMMITTED）:
- 在读已提交级别，事务只能读取其他已提交事务中的数据，避免了脏读的问题。每次查询都会返回事务在查询时已提交的数据。
可重复读（REPEATABLE READ）:
- 在同一个事务中，所有读取操作（SELECT）会看到事务开始时的数据，无论其他事务是否提交了新的数据。这避免了“不可重复读”的问题。默认隔离级别为可重复读，InnoDB通过多版本并发控制（MVCC）来实现。
串行化（SERIALIZABLE）:
- 在串行化隔离级别，通过锁机制确保事务可以严格按顺序执行，避免了幻读（Phantom Read）和所有的并发事务问题。这是InnoDB最高级别的隔离级别。

实现机制

InnoDB通过锁机制、多版本并发控制（MVCC）和回滚段等技术来实现事务隔离。

1. 锁机制

行锁：

InnoDB采用行锁来确保数据的一致性，行锁分为共享锁（S）和排他锁（X）。
共享锁（S Lock）：允许事务读数据。
排他锁（X Lock）：允许事务读写数据，并阻止其他事务读写相同数据。

意向锁：

意向锁有助于提高锁管理的效率，它是一种表级别的粗粒度锁。意向共享锁（IS）表示事务打算加共享锁，意向排他锁（IX）表示事务打算加排他锁。

2. 多版本并发控制（MVCC）

MVCC是一种用于管理并发访问的数据管理方法。在InnoDB中，每行记录除了实际数据外，还有两个隐藏列：trx_id（最近一次修改数据的事务ID）和roll_pointer（指向回滚段的指针）。

版本链

每行数据通过版本链来管理历史版本。roll_pointer指向旧版本，形成一个链条。
当请求某个行时，根据事务的视图（Snapshot）找到对应版本。

3. 一致性视图（Consistent Read View）

InnoDB在不同的隔离级别下，通过创建一致性视图（Snapshot）来管理事务读取的数据版本。

读未提交：直接读取当前最新的数据，不需要一致性视图。
读已提交：每次读取都会获取最新的一致性视图。
可重复读：在事务开始时创建一个一致性视图，此后读取的数据来自于事务开始时的一致性视图，直到事务提交。
串行化：通过加锁来确保严格的顺序执行，阻止并发事务操作。

4. 回滚段（Undo Logs）

回滚段用于存储事务修改前的数据，支持MVCC和事务回滚。

Undo Log：每次事务修改数据时，会生成Undo日志记录旧版本数据。
回滚：当事务回滚时，通过Undo日志恢复数据到之前的状态。

实现读已提交和可重复读的区别

读已提交（READ COMMITTED）

每次读取都会创建新的快照（Snapshot）。
避免了脏读，但可能出现不可重复读。

可重复读（REPEATABLE READ）

第一次读取时创建快照，在同一事务中所有读取操作都会基于这个快照。
避免了脏读和不可重复读问题，在默认配置下，InnoDB通过MVCC避免幻读。

具体实现示例

假设现在有一张名为orders的表，我们以读已提交和可重复读为例，讲解其实现。

CREATE TABLE orders (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,order_name VARCHAR(50),order_amount DECIMAL(10, 2)
);

读已提交示例

事务A和事务B同时操作数据库，在读已提交隔离级别下的流程如下：

-- 事务A
START TRANSACTION;INSERT INTO orders (order_name, order_amount) VALUES ('Order1', 100.50);-- 事务B
START TRANSACTION;SELECT * FROM orders; -- 不会看到未提交的订单-- 事务A 提交
COMMIT;-- 事务B 再次查询
SELECT * FROM orders; -- 现在可以看到已提交的订单

可重复读示例

在可重复读隔离级别下，确保多个读取操作读取同样的数据集：

-- 事务A
START TRANSACTION;INSERT INTO orders (order_name, order_amount) VALUES ('Order2', 200.75);-- 事务B
START TRANSACTION;SELECT * FROM orders; -- 不会看到未提交的订单-- 事务A 提交
COMMIT;-- 事务B 再次查询
SELECT * FROM orders; -- 可重复读事务中结果保持一致，即使事务A已经提交