MySQL事务

系列文章目录

一、MySQL数据结构选择
二、MySQL性能优化explain关键字详解
三、MySQL索引优化
四、MySQL事务
五、MySQL锁机制
六、MySQL多版本并发（MVCC）机制

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一、MySQL事务特性

1.1、什么是事务

  简单来说，事务是指对于一组操作的集合，这些操作要么全部执行，要么全部不执行，确保数据的一致性和完整性。事务的核心目标是保证在多个操作过程中，即使发生故障，数据也能保持一致的状态。
  事务并非是数据库特有的概念，操作系统中也有事务的概念，比如文件系统中的原子操作，要么执行完毕，要么不执行。以及在在分布式系统中，事务用于保证跨多个系统或服务的操作的一致性。

1.2、事务的特性

  在数据库中，事务是为了保证数据在多用户环境下的可靠性、完整性和一致性。数据库事务通常有以下四个特性，简称 ACID 特性：

• 原子性（Atomicity）：事务是一个“原子”操作，要么全都成功，要么全都失败，不会有中间状态。即使系统发生崩溃或其他错误，事务中的所有操作也不会被部分提交。
• 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库的状态是一致的。事务的执行必须保持数据库的一致性约束（例如数据的完整性和规则）。
• 隔离性（Isolation）：事务的执行应该是隔离的，即使多个事务并发执行，每个事务执行时都不应受到其他事务影响，其他事务的数据变动对当前事务是不可见的，直到当前事务完成。
• 持久性（Durability）：事务一旦提交，其修改的数据将永久保存在数据库中，即使系统发生崩溃或停机，事务的结果也不会丢失。

1.3、MySQL如何保证事务特性

  对于原子性，MySQL通过undolog实现，undolog中记录的是操作的历史，比如在A事务中，首先执行了一条insert语句，对应地在undolog中，就会记录对应的delete语句（反向sql），将来事务需要回滚时，就执行undolog中的该条sql。
  对于一致性，MySQL每次事务执行前后会检查数据库约束（如唯一性约束、外键约束等）是否成立。如果执行的操作违反了数据库的约束，MySQL 会回滚该事务。
  对于隔离性，MySQL通过MVCC机制，锁，以及隔离级别进行控制。
  对于持久性，MySQL通过Redo Log 来保证数据的持久性。每当事务提交时，InnoDB 会将事务的修改记录到Redo Log文件中。即使发生系统崩溃，在恢复过程中，InnoDB 可以通过重做日志恢复事务提交的操作。
图片来源：图灵学院

二、MySQL隔离级别

  MySQL隔离级别有以下四种，按从低到高的顺序，隔离级别越高，粒度越细，相应的并发度越低。

• Read Uncommitted（读未提交）：一个事务可以读取其他事务未提交的数据，可能会导致“脏读”。
• Read Committed（读已提交-不可重复读）：一个事务只能读取其他事务已提交的数据，避免了“脏读”。
• Repeatable Read（可重复读）：在事务开始时，读取的数据在整个事务期间都不会变化，防止了“不可重复读”。
• Serializable（串行化）：最严格的隔离级别，事务之间完全串行执行，避免了所有并发问题，但会导致性能下降。

  下面用一个案例演示一下四种隔离级别：

CREATE TABLE `account` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(255) DEFAULT NULL,
`balance` int(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `test`.`account` (`name`, `balance`) VALUES ('lilei', '450');
INSERT INTO `test`.`account` (`name`, `balance`) VALUES ('hanmei', '16000');
INSERT INTO `test`.`account` (`name`, `balance`) VALUES ('lucy', '2400');

  表的初始状态：

2.1、读未提交

  将事务A和B的隔离级别设置为read‐uncommitted，注意，在MySQL 5.7版本以上，用SET transaction_isolation = 'READ-UNCOMMITTED';

  A和B都开启一个事务，在A中对表中的数据进行查询，不提交事务：

  在B中对id为1的数据进行修改，也不提交事务：

  回到A中再次执行查询语句，会发现读取到了B事务没有提交的数据
  如果此时B进行了回滚：
  A对于balance - 50 ：
  然后进行查询，发现最终的结果是400，而不是上一步A查询到的4500-50 = 4450。
  而在应用程序中，A是不知道B有没有回滚的。

2.2、读已提交-不可重复读

  将A和B的隔离级别设置为'READ-COMMITTED':
  同样地A和B各自开启事务，然后A先查询余额：
  B对余额增加50，不提交事务：
  A查询余额，读取不到B事务未提交的数据：
  B提交事务：

  A再次进行查询：

  发现两次读取到的数据不一致。即产生了不可重复读的问题，但是同时也解决了脏读的问题。

2.3、可重复读

  将事务A和事务B的级别设置为'REPEATABLE-READ':
  A和B开启事务，A进行查询，不提交事务：

  B执行更新语句，并且提交事务：

  回到A去查询，在读已提交-不可重复读的隔离级别下，当B提交了事务后，A读取到的应该是B提交的最新的结果，但是在可重复读的隔离级别下，A事务没提交之前，读取到的依旧是A第一次查询时的结果，而不是其他事务更新并提交后的结果：

  如果此时再开另一个C事务，执行完更新语句然后提交：
  A读取到的依旧是最初的值：
  这里使用到了MVCC机制，select操作是快照读（历史版本）；insert、update和delete 是当前读（当前版本）。
  如果此时B事务再次开启，并且插入一条新的记录，提交事务：
  在其他的事务中是能查到新增的记录的，同时看到了id为1的balance已经加到了600：
  但是在A中依旧查询不到，解决了读未提交的问题。
  在这个时候，在A中对于id为1的数据进行修改操作，这时候再去查询，该条数据就会查询到其他事务的提交结果 + A事务修改的结果：

小结：上面三种隔离级别的区别：
在读未提交中，A事务可以查询到其他事务未提交的修改。（脏读，幻读）
在读已提交中，A事务只能查询到其他事务已经提交的修改。（不可重复读）
在可重复读中，无论其他事务提交了多少次修改，A事务只会查询到第一次读取的数据（解决了脏读，幻读，不可重复读）。在A事务对该数据进行修改后，方可读取到其他事务的提交结果 + A事务修改的结果。（select操作是快照读（历史版本）；insert、update和delete 是当前读（当前版本））

2.4、串行化

  将事务A和事务B的级别设置为'SERIALIZABLE':
  A和B开启事务，A进行查询操作，不提交事务：
  此时B进行更新操作，却发现处于阻塞状态：（如果B进行读取操作，则不会阻塞，涉及到读写锁互斥的概念）
  只有A提交了事务后，B才会解除阻塞。

总结

  总结一下几个概念，以及四种隔离级别的关系，解决的问题：

• 脏读是指一个事务读取了另一个事务尚未提交的数据。如果另一个事务回滚了，这个“脏”数据就不再有效，但第一个事务已经读取了它，导致数据的不一致。
• 幻读是指在一个事务中，两次查询结果不一致，即另一个事务在第一个查询后插入、删除或修改了符合查询条件的数据，导致第二次查询结果与第一次不相同。

隔离级别	允许的现象	描述
读未提交（Read Uncommitted）	脏读、不可重复读、幻读	事务可以读取其他事务未提交的数据，这导致可能会出现脏读。最低的隔离级别，性能较好，但可能会产生数据不一致的情况。
读已提交（Read Committed）	不允许脏读，允许不可重复读、幻读	事务只能读取其他事务已经提交的数据，避免了脏读，但仍然允许不可重复读和幻读。
可重复读（Repeatable Read）	不允许脏读、不允许不可重复读，允许幻读	事务在整个过程中读取到的数据不会改变，避免了脏读和不可重复读，但仍然可能会发生幻读。
串行化（Serializable）	不允许脏读、不可重复读、幻读	最严格的隔离级别，事务按照串行顺序执行，避免了所有的并发问题，但性能最差。