数据库——MySQL从入门开始（数据库系统原理篇一）

一、事务

1.概念

事务指的是满足 ACID 特性的一组操作，可以通过 Commit 提交一个事务，也可以使用 Rollback 进行回滚。

2.ACID

1. 原子性
   事务不可分割，要么成功提交，要么失败回滚。回滚由回滚日志实现(Undo Log)，记录事务的修改操作，回滚时反向操作。
2. 一致性
   事务执行前后保持一致，所有事务对同一个数据的读取结果是相同的。
3. 隔离性
   某事务修改后提交前，对其他事务不可见。
4. 持久性
   一旦事务提交，则其所做的修改将会永远保存到数据库中。即使系统发生崩溃，事务执行的结果也不能丢失。
   系统发生奔溃可以用重做日志（Redo Log）进行恢复，从而实现持久性。与回滚日志记录数据的逻辑修改不同，重做日志记录的是数据页的物理修改。

四大特性关系：

• 一致性成立，事务执行结果才正确；
• 无并发时，事务串行执行，满足隔离性，此处只要满足原子性，就满足一致性；
• 有并发时，多事务并行执行，事务需满足原子性和隔离性，才可进一步满足一致性；
• 事务满足持久化操作是为应付系统奔溃。
  

3.AutoCommit

MySQL 默认采用自动提交模式。也就是说，如果不显式使用START TRANSACTION语句来开始一个事务，那么每个查询操作都会被当做一个事务并自动提交。

二、并发一致性

1.原因及解决方法

原因：事务隔离性难以保证。
方法：通过并发控制来保证隔离性。
ps：并发控制可以通过封锁来实现，但是封锁操作需要用户自己控制，相当复杂。数据库管理系统提供了事务的隔离级别，让用户以一种更轻松的方式处理并发一致性问题。

2.丢失数据

T1 和 T2 两个事务都对一个数据进行修改，T1 先修改，T2 随后修改，T2 的修改覆盖了 T1 的修改。

先来后到——后到者胜。

3.读脏数据

T1 修改一个数据，T2 随后读取这个数据。如果 T1 撤销了这次修改，那么 T2 读取的数据是脏数据。

先改后撤——读取了后撤者。

4.不可重复读

T2 读取一个数据，T1 对该数据做了修改。如果 T2 再次读取这个数据，此时读取的结果和第一次读取的结果不同。

先读后改再读——已是不同人间。

5.幻影读

T1 读取某个范围的数据，T2 在这个范围内插入新的数据，T1 再次读取这个范围的数据，此时读取的结果和和第一次读取的结果不同。

三、封锁

1.封锁粒度

两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。

锁与并发：应该尽量只锁定需要修改的那部分数据，而不是所有的资源。锁定的数据量越少，发生锁争用的可能就越小，系统的并发程度就越高。

粒度与资源：但是加锁需要消耗资源，锁的各种操作（包括获取锁、释放锁、以及检查锁状态）都会增加系统开销。因此封锁粒度越小，系统开销就越大。

权衡：在选择封锁粒度时，需要在锁开销和并发程度之间做一个权衡。

2.封锁类型

读写锁

互斥锁（Exclusion）：X锁，写锁；
共享锁（Shared）：S锁，读锁；

规定：
某事务对A加X锁，可读取和更新，其他事务此期间不可加任何锁；
某事务对A加S锁，可读取，不可更新，其他事务此期间可加S锁，不可加X锁。

意向锁

原因：意向锁（Intention Locks）支持多粒度封锁；存在行级锁和表级锁时，使用读写锁后再操作需每行检测，耗时。

形式：意向锁在原来的 X/S 锁之上引入了 IX/IS，IX/IS 都是表锁，用来表示一个事务想要在表中的某个数据行上加 X 锁或 S 锁

规定：

• 一个事务在获得某个数据行对象的 S 锁之前，必须先获得表的 IS 锁或者更强的锁；
• 一个事务在获得某个数据行对象的 X 锁之前，必须先获得表的 IX 锁。

举例：

通过引入意向锁，事务 T 想要对表 A 加 X 锁，只需要先检测是否有其它事务对表 A 加了 X/IX/S/IS 锁，如果加了就表示有其它事务正在使用这个表或者表中某一行的锁，因此事务 T 加 X 锁失败。

示意图：

解释：

• 任意 IS/IX 锁之间都是兼容的，因为它们只表示想要对表加锁，而不是真正加锁；
• 这里兼容关系针对的是表级锁，而表级的 IX 锁和行级的 X 锁兼容，两个事务可以对两个数据行加 X 锁。（事务 T1 想要对数据行 R1 加 X 锁，事务 T2 想要对同一个表的数据行 R2 加 X 锁，两个事务都需要对该表加 IX 锁，但是 IX 锁是兼容的，并且 IX 锁与行级的 X 锁也是兼容的，因此两个事务都能加锁成功，对同一个表中的两个数据行做修改。）

3.封锁协议

三级封锁协议

①一级封锁协议

做法：事务 T 要修改数据 A 时必须加 X 锁，直到 T 结束才释放锁。

结果：可以解决丢失修改问题，因为不能同时有两个事务对同一个数据进行修改，那么事务的修改就不会被覆盖。

②二级封锁协议

做法：在一级的基础上，要求读取数据 A 时必须加 S 锁，读取完马上释放 S 锁。

结果：可以解决读脏数据问题，因为如果一个事务在对数据 A 进行修改，根据 1 级封锁协议，会加 X 锁，那么就不能再加 S 锁了，也就是不会读入数据。

③三级封锁协议

做法：在二级的基础上，要求读取数据 A 时必须加 S 锁，直到事务结束了才能释放 S 锁。

结果：可以解决不可重复读的问题，因为读 A 时，其它事务不能对 A 加 X 锁，从而避免了在读的期间数据发生改变。

两段锁协议

过程：加锁和解锁

可串行调度：通过并发控制，使得并发执行的事务结果与某个串行执行的事务结果相同。串行执行的事务互不干扰，不会出现并发一致性问题

事务遵循两段锁协议是保证可串行化调度的充分条件

例子：满足两段锁协议，可串行化调度

lock-x(A)...lock-s(B)...lock-s(C)...unlock(A)...unlock(C)...unlock(B)

不满足，但是可串行调度

lock-x(A)...unlock(A)...lock-s(B)...unlock(B)...lock-s(C)...unlock(C)

4.MySQL隐式与显示锁定

隐式：
MySQL 的 InnoDB 存储引擎采用两段锁协议，会根据隔离级别在需要的时候自动加锁，并且所有的锁都是在同一时刻被释放，这被称为隐式锁定。
显式：

SELECT ... LOCK In SHARE MODE;
SELECT ... FOR UPDATE;

四、隔离级别

1.未提交读（Read Uncommitted）

事务中的修改，即使没有提交，对其它事务也是可见的。

2.提交读（Read Committed）

一个事务只能读取已经提交的事务所做的修改。换句话说，一个事务所做的修改在提交之前对其它事务是不可见的。

3.可重复读（Repeatable Read）

保证在同一个事务中多次读取同一数据的结果是一样的。

4.可串行化（Serializable）

强制事务串行执行，这样多个事务互不干扰，不会出现并发一致性问题。

PS：该隔离级别需要加锁实现，因为要使用加锁机制保证同一时间只有一个事务执行，也就是保证事务串行执行