【MySQL 保姆级教学】事务的隔离级别（详细）--下（13）

事务的隔离级别

  • 1. 如何理解事务的隔离性
  • 2. 事务隔离级别的分类
  • 3. 查看和设置事务隔离级别
    • 3.1 全局和会话隔离级别
    • 3.2 查看和设置隔离级别
  • 4. 事务隔离级别的演示
    • 4.1 读未提交（Read Uncommitted）
    • 4.2 读已提交（Read Committed）
    • 4.3 可重复读（Repeatable Read）
      • 4.3.1 为什么要有可重复读？
      • 4.3.2 可重复读
      • 4.3.3 说明
    • 4.4 序列化（Serializable）
  • 5. 总结

1. 如何理解事务的隔离性

MySQL服务可能会同时被多个客户端进程(线程)访问，访问的方式以事务方式进行。

一个事务可能由多条SQL构成，也就意味着，任何一个事务，都有执行前，执行中，执行后的阶段。而所谓的原子性，其实就是让用户层，要么看到执行前，要么看到执行后。执行中出现问题，可以随时回滚。所以单个事务，对用户表现出来的特性，就是原子性。

但，毕竟所有事务都要有个执行过程，那么在多个事务各自执行多个SQL的时候，就还是有可能会出现互相影响的情况。比如：多个事务同时访问同一张表，甚至同一行数据。

比如，给同学1的任务是一次性把水池装满，给同学2的任务是一次性把水池的水放干：同学1在装水池的过程中而同学2放水池的水，结果他们俩个相互影响都完成不了任务。如果他们两个的工作隔离起来，先让同学1装水，水装满后同学2在进行放水，这样他们两个都可以完成任务。

数据库中，为了保证事务执行过程中尽量不受干扰，就有了一个重要特征：隔离性

数据库中，允许事务受不同程度的干扰，就有了一种重要特征：隔离级别

2. 事务隔离级别的分类

  1. 读未提交（Read Uncommitted）
    定义：在读未提交隔离级别下，一个事务可以读取另一个事务尚未提交的数据。这是最低的隔离级别，允许脏读（Dirty Reads）。

    • 优点：提供最高的并发性能，因为事务之间几乎没有阻塞。
    • 缺点：可能会出现脏读，即读取到其他事务未提交的数据。可能会出现不可重复读（Non-repeatable Reads）和幻读（Phantom Reads）。

  2. 读已提交（Read Committed）
    定义：在读已提交隔离级别下，一个事务只能读取到另一个事务已经提交的数据。事务在每次读取数据时都会看到最新的已提交数据。

    • 优点：避免了脏读。提供了较好的并发性能。
    • 缺点：可能会出现不可重复读，即在同一事务中多次读取同一数据时，可能会得到不同的结果。可能会出现幻读。

  3. 可重复读（Repeatable Read）
    定义：在可重复读隔离级别下，一个事务在执行期间多次读取同一数据时，结果始终相同，即使其他事务对这些数据进行了修改并提交。这是 MySQL 的默认隔离级别。

    • 优点：避免了脏读和不可重复读。提供了较高的数据一致性。
    • 缺点：可能会出现幻读，即在同一事务中多次执行相同的查询，可能会出现新的记录。

  4. 序列化（Serializable）
    定义：在序列化隔离级别下，事务被完全隔离，每个事务都按顺序执行，如同在单线程环境中一样。这是最高的隔离级别，确保了数据的一致性，但并发性能较差。

    • 优点：避免了脏读、不可重复读和幻读。提供了最高的数据一致性。
    • 缺点：并发性能较低，因为事务之间会有更多的阻塞和等待。

3. 查看和设置事务隔离级别

3.1 全局和会话隔离级别

  1. 全局隔离级别（Global Isolation Level）

    • 全局隔离级别为所有新会话的默认隔离级别。
    • 一旦设置，所有新的会话将使用这个隔离级别，除非在会话中明确更改。
    • 对已经存在的会话没有影响。

  2. 会话隔离级别（Session Isolation Level）

    • 会话隔离级别为当前会话的隔离级别。
    • 默认的使用是全局隔离级别。
    • 修改后仅对当前会话有效，不影响其他会话。

3.2 查看和设置隔离级别

全局隔离级别的设置：

SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL isolation_level;

查询全局的隔离级别：

SELECT @@GLOBAL.TX_ISOLATION;

会话隔离级别的设置：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL isolation_level;

查询会话的隔离级别：

SELECT @@SESSION.TX_ISOLATION;
SELECT @@TX_ISOLATION;

示例：
查询全局隔离级别和会话隔离级别：

# 查看全局隔离级别
select @@global.tx_isolation;# 查看会话
select @@session.tx_isolation;

在这里插入图片描述
显然，全局隔离级别和会话隔离级别是一样的，因为当开启一个新的客户端时，会话隔离级别默认是全局的隔离级别。

修改会话的隔离级别为 read uncommitted 读未提交，再次查询会话隔离级别

set session transaction isolation level read uncommitted;

在这里插入图片描述
显然，会话的隔离级别已经变为读未提交。

修改全局的隔离级别为 read committed 读提交，然后查询全局和会话隔离级别

# 设置全局隔离级别
set global transaction isolation level read committed;# 查询隔离级别
select @@global.tx_isolation;
select @@session.tx_isolation;

在这里插入图片描述
为什么全局隔离级别后，全局隔离级别和会话隔离接不一样呢？
答：会话隔离级别默认的是上次修改的（创建会话时默认全局隔离级别），修改全局隔离级别不能直接修改当前会话的隔离级别。

退出MySQL，再次进入MySQL客户端，查看隔离级别

# 退出
quit# 查询隔离级别
select @@global.tx_isolation;
select @@session.tx_isolation;

在这里插入图片描述
这时两者的隔离级别全是读提交。

4. 事务隔离级别的演示

4.1 读未提交（Read Uncommitted）

字面的意思来理解，当一个客户端在事务中操作时并未提交事务，另一个客户端能读到该客户端操作的数据。

定义：在读未提交隔离级别下，一个事务可以读取另一个事务尚未提交的数据。这是最低的隔离级别，允许脏读（Dirty Reads）。

优点：提供最高的并发性能，因为事务之间几乎没有阻塞。

缺点：可能会出现脏读，即读取到其他事务未提交的数据。可能会出现不可重复读（Non-repeatable Reads）和幻读（Phantom Reads）。

几乎没有加锁，虽然效率高，但是问题太多，严重不建议采用

举例：
创建两个会话。左侧为客户端1，右侧为客户端2。

设置读未提交隔离级别：

set session transaction isolation level read uncommitted;

在这里插入图片描述

在客户端1插入数据，客户端2查询数据。

	# 客户端1insert into students values(1, '李明', 18);# 创建保存点savepoint p1;# 客户端2select * from students;

在这里插入图片描述
显然，在客户端1执行命令后未使用commit提交，在客户端2就可以直接查询出操作结果。
一个事务在执行中，读到另一个执行中事务的更新(或其他操作)但是未commit的数据，这种现象叫做脏读(dirty read）

在客户端1模拟崩溃；然后在客户端2查询数据

	# 客户端1`CRRL + D`# 客户端2select * from students;

在这里插入图片描述
很容易看出，当客户端1没有提交时系统崩溃后就会回滚到事务的开始，事务中所有的操作都会被撤销。

4.2 读已提交（Read Committed）

字面的意思来理解，当一个客户端在事务中操作时并提交事务后，另一个客户端才能读到该客户端操作的数据。

定义：在读已提交隔离级别下，一个事务只能读取到另一个事务已经提交的数据。事务在每次读取数据时都会看到最新的已提交数据。

优点：避免了脏读。提供了较好的并发性能。

缺点：可能会出现不可重复读，即在同一事务中多次读取同一数据时，可能会得到不同的结果。可能会出现幻读。

举例：
创建两个会话。左侧为客户端1，右侧为客户端2。
设置读已提交隔离级别：

set session transaction isolation level read committed;

在这里插入图片描述

在客户端1插入数据，客户端2查询数据。

	# 客户端1insert into students values(1, '李明', 18);# 客户端2select * from students;

在这里插入图片描述
可以发现，客户端1插入数据后在客户端2并不能查询到插入的数据。

这是为什么呢？
答：读已提交隔离级别，一个事务只能读取到另一个事务已经提交的数据，在事务未提交之前其他的客户端时不能读取到的。

在客户端1插入数据并提交，客户端2查询数据。

	# 客户端1insert into students values(2, '诸葛亮', 20);commit;# 客户端2select * from students;

在这里插入图片描述
显然，当客户端1提交事务后客户端2就能读到数据了。

4.3 可重复读（Repeatable Read）

4.3.1 为什么要有可重复读？

读已提交不是已经够完美了吗，为什么还要有可重复读呢？
答：读已提交只是看上去很方便，但是在实际的工作中会有很大的问题，主要的问题就在于在事务中能读到其他已经提交的事务。
比如，学校要给考试成绩好的学生发奖品，工作人员在筛选成绩的同时，另一工作人员发现第9名同学的成绩多算分了，正在减分。如图：
在这里插入图片描述
通过上图可知，小明的名字筛选出两次，那么生成的表中会有两个成绩不一样的名字。这肯定是不合适的。

4.3.2 可重复读

定义：在可重复读隔离级别下，一个事务在执行期间多次读取同一数据时，结果始终相同，即使其他事务对这些数据进行了修改并提交。这是 MySQL 的默认隔离级别。

优点：避免了脏读和不可重复读。提供了较高的数据一致性。

缺点：可能会出现幻读，即在同一事务中多次执行相同的查询，可能会出现新的记录。

举例：
创建两个会话。左侧为客户端1，右侧为客户端2。

设置可重复读隔离级别：

set session transaction isolation level repeatable read;

在这里插入图片描述

在客户端1插入数据，客户端2查询数据。

	# 客户端1insert into students values(3, '李白', 20);# 客户端2select * from students;

在这里插入图片描述
可以发现，客户端1插入数据后在客户端2并不能查询到插入的数据。

在客户端1插入数据后提交事务，客户端2查询数据。

	# 客户端1insert into students values(4, '嫦娥, 18);commit;# 客户端2select * from students;

在这里插入图片描述
客户端1把事务提交后客户端2为什么还是不能查询到数据呢？
答：在可重复读隔离级别下，一个事务在执行期间多次读取同一数据时，结果始终相同，即使其他事务对这些数据进行了修改并提交。只用把自己的事务提交后，才能查询到其他已提交事务更改后的数据。

提交客户端2的事务后再进行查询

# 客户端2
#提交事务
commit;# 查询
select * from students;

在这里插入图片描述
显然，当客户端2提交事务后就可以查询到客户端已插入的数据。

4.3.3 说明

多次查看，发现终端A在对应事务中insert的数据，在终端B的事务周期中，也没有什么影响，也符合可重复的特点。

但是，一般的数据库在可重复读情况的时候，无法屏蔽其他事务insert的数据。

为什么？因为隔离性实现是对数据加锁完成的，而insert待插入的数据因为并不存在，那么一般加锁无法屏蔽这类问题,会造成虽然大部分内容是可重复读的，但是insert的数据在可重复读情况被读取出来，导致多次查找时，会多查找出来新的记录，就如同产生了幻觉。

这种现象，叫做幻读(phantom read)。很明显，MySQL在RR级别的时候，是解决了幻读问题的

(解决的方式是用Next-Key锁(GAP+行锁)解决的。这块比较难，有兴趣同学了解一下)。

4.4 序列化（Serializable）

序列化也叫做串行化。
定义：在序列化隔离级别下，事务被完全隔离，每个事务都按顺序执行，如同在单线程环境中一样。这是最高的隔离级别，确保了数据的一致性，但并发性能较差。

优点：避免了脏读、不可重复读和幻读。提供了最高的数据一致性。

缺点：并发性能较低，因为事务之间会有更多的阻塞和等待。

举例：
创建两个会话。左侧为客户端1，右侧为客户端2。

  1. 场景1：两个客户端都查询数据，客户端2提交事务，然后客户端1提交事务。
    设置序列化隔离级别，开启事务

    set session transaction isolation level serializable;

    在这里插入图片描述

    客户端1和客户端2都对表进行查询（此时两个事务都对表进行了加锁）

    # 客户端1
select * from students;# 客户端2
select * from students;

    在这里插入图片描述

    客户端1进行插入表操作时发生锁等待
    在这里插入图片描述
    客户端1输入插入命令按回车键后，光标在命令的下面，说明该命令正在等待执行，这是为什么呢？

    答：在序列化隔离级别下，产生锁是为了确保数据的一致性；事务中的命令只要对表进行查询，就会锁住表，但是其他事务中的命令对此表也可以进行锁住；表只有被一个事务锁住时才能进行修改操作。

    此时的表被两个事务锁住了，客户端1想进行修改操作只有先让客户端2把事务提交（解开对表的锁）。

    客户端2对表解锁：

    # 客户端2
commit;

    在这里插入图片描述

  2. 场景2：两个客户端都查询数据，然后都插入数据
    设置序列化隔离级别，开启事务

    set session transaction isolation level serializable;

    在这里插入图片描述

    客户端1和客户端2都对表进行查询（此时两个事务都对表进行了加锁）

    # 客户端1
select * from students;# 客户端2
select * from students;

    客户端1对表进行插入，客户端2对表进行插入

    # 客户端1
insert into students values(6,'6',6);# 客户端2
insert into students values(7,'7',7);

    在这里插入图片描述
    当客户端2对表进行插入的时候发生死锁，什么是死锁呢？
    答：两个事务试图同时访问同一个资源（比如插入同一条记录，就会发生死锁。MySQL会检测到这种情况，并返回错误信息，提示用户重启其中一个事务。

    当客户端2发生死锁的时候就会被强制重启事务，此时读表的锁就只有客户端2了，客户端1对表的操作就可以进行了。

  3. 场景3：两个客户端都查询数据，客户端1插入数据（等待插入数据）
    设置序列化隔离级别，开启事务

    set session transaction isolation level serializable;

    在这里插入图片描述

    客户端1和客户端2都对表进行查询（此时两个事务都对表进行了加锁）

    # 客户端1
select * from students;# 客户端2
select * from students;

    客户端1对表进行插入，客户端2不进行任何操作

    # 客户端1
insert into students values(6,'6',6);# 客户端2

    在这里插入图片描述
    执行步骤3后不在进行任何的操作，过几分钟后步骤4会自动弹出，修改表的操作尝试获取锁时超过了等待时间限制，导致事务无法继续执行。

5. 总结

  • 其中隔离级别越严格，安全性越高，但数据库的并发性能也就越低，往往需要在两者之间找一个平
    衡点。
  • 不可重复读的重点是修改和删除：同样的条件, 你读取过的数据,再次读取出来发现值不一样了
  • 幻读的重点在于新增：同样的条件, 第1次和第2次读出来的记录数不一样
  • 说明：mysql 默认的隔离级别是可重复读,一般情况下不要修改
  • 上面的例子可以看出，事务也有长短事务这样的概念。事务间互相影响，指的是事务在并行执行的时候，即都没有commit的时候，影响会比较大。
隔离级别脏读不可重复读幻读加锁读
读未提交（read uncommit）YESYESYESNO
读已提交（read commit）NOYESYESNO
可重复读（repeatable）NONONONO
序列化（可串行化）（serializable）NONONOYES

一致性(Consistency) ：

  • 事务执行的结果，必须使数据库从一个一致性状态，变到另一个一致性状态。当数据库只包含事务
    成功提交的结果时，数据库处于一致性状态。如果系统运行发生中断，某个事务尚未完成而被迫中
    断，而改未完成的事务对数据库所做的修改已被写入数据库，此时数据库就处于一种不正确（不一
    致）的状态。因此一致性是通过原子性来保证的。
  • 其实一致性和用户的业务逻辑强相关，一般MySQL提供技术支持，但是一致性还是要用户业务逻辑
    做支撑，也就是，一致性，是由用户决定的。
  • 而技术上，通过AID保证C

推荐阅读 ：
如何实现事务的隔离性
Innodb中的事务隔离级别和锁的关系
MySQL间隙锁原理

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