【计算机网络安全】湖北大学-mysql事务隔离性实验

名字	隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
读未提交	read uncommitted	是	是	是
读已提交	read committed	否	是	是
可重复读	repeatable read	否	否	否
串行化	serializable	否	否	否

1. 读未提交

最低的隔离级别，允许一个事务读取另一个事务未提交的数据。

2. 读已提交

事务只能读取到已提交的事务所做的更改。

3. 可重复读

在同一事务内多次读取相同的数据会得到相同的结果。

4. 序列化

最严格的隔离级别，确保事务串行执行，完全避免了所有并发问题。

三种要解决的并发问题

1. 脏读（Dirty Read）

定义：
脏读是指一个事务能够读取到另一个事务未提交的数据。这种情况可能导致读取的数据不一致，因为未提交的事务可能会被回滚。

示例：

事务 A 更新了某条记录但尚未提交。
事务 B 读取了事务 A 更新后的数据。
如果事务 A 随后回滚，事务 B 读取的结果就变得无效，因为它读取了未提交的数据。

2. 不可重复读（Non-Repeatable Read）

定义：
不可重复读是指在同一事务中，多次读取相同的数据时，读取的结果可能不同。这通常发生在另一个事务在中间修改并提交了数据。

示例：

事务 A 第一次读取某条记录的值。
事务 B 在事务 A 进行时更新了同一条记录并提交。
事务 A 再次读取同一条记录的值，发现与第一次读取的值不同。

3. 幻读（Phantom Read）

定义：
幻读是指在同一事务中，两次查询返回的结果集不同，通常是因为其他事务插入了新的记录。这种现象在第二次查询时会出现“幻影”记录，即在第一次查询中不存在，但在第二次查询中出现。

示例：

事务 A 运行查询，返回符合条件的记录（例如，所有年龄大于 20 的用户）。
事务 B 插入了一条新的记录（例如，年龄为 22 的用户）。
事务 A 再次运行相同的查询，发现多了一条新记录。

实验

我们首先查询一下查询事务的隔离级别

select @@transaction_isolation;           5.7版本以下
select @@tx_isolation；            5.7版本以上

我们将事务的隔离级别设置为读未提交

SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;

插入实验数据

创建测试数据表：

Create database test_db;

进入对应数据库：

Use test_db;

创建测试数据库：

由于用老师的代码复制全部报错，于是我用ai改了改。

CREATE TABLE `user` (
    `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `name` varchar(20) DEFAULT NULL,
    `age` tinyint(3) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `idx_abc` (`name`, `age`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

插入测试数据

INSERT INTO user (`name`, `age`) VALUES ('zhangsan', 23);

实验步骤：

设置不同的隔离级别，进行实验验证：在不同的隔离级别下，多个事务对相同数据的操作，所看到的结果不一样,（脏读、不可重复读、幻读等情况）。

在读已提交和可重复读的隔离级别下，使用mvcc的read view进行可见性算法的推导，然后使用实验进行结果验证。

我们开启两个客户端，那么就有两个线程，从而我们可以把它当作事务A和事务B。

取消MySQL的自动提交功能

【不推荐】设置完不自动提交后（set autocommit = 0;），通过begin开启事务，写完SQL语句，需要进行commit或者rollback处理

set autocommit = 0;
begin;
commit; or rollback

【推荐】或者采用事务的方式，输入“start transaction”来开始事务，最后进行commit或者rollback。

start transaction;
commit; or rollback

注意每次commit或者rollback都要重新start transaction;！！！！！！

读未提交：

设置隔离级别并查看，将A、B线程的隔离级别均设置为读未提交。经验证，当前隔离级别无法解决脏读、不可重复读、幻读。

set @@session.tx_isolation='READ-UNCOMMITTED'; #设置当前线程隔离级别
show variables like 'tx_isolation'; #查看隔离级别

我们先查询一下表中的数据

1. 脏读

我们在A事务中将age改成18，但是不提交，在B事务中查询age的值，在A中再回滚，看是否发生脏数据。

如下图，A事务对age字段由23修改为18时，但是未提交。B事务读取的age字段为18，为A事务未提交的数据。即读到了并不一定最终存在的数据，就是脏读。本次实验中，A事务最终回滚，导致B读取到的数据与数据库中的真实数据36不一致。

2. 不可重复读

由下图，由于收到B事务对数据的修改操作，A事务连续两次对数据的读取出现了不一致现象，说明对于当前的隔离级别，无法避免不可重复读问题。

3. 幻读

在A事务中查询user中所有数据，共1条，然后在B事务中插入一条数据，此时，在 A 中按照相同条件查询，查询到的结果多了一条，产生了幻读现象。因此在当前隔离级别下，无法避免幻读问题。

插入数据

INSERT INTO user (`name`, `age`) VALUES ('liu', 24);

读已提交(Read Committed)

设置隔离级别并查看，将A、B线程的隔离级别均设置为读已提交(Read Committed)。

set @@session.tx_isolation='READ-COMMITTED';
show variables like 'tx_isolation';

经验证，当前隔离级别可以解决脏读，但无法避免不可重复读、幻读。

1.脏读

可以发现解决了脏读的问题

2. 不可重复读

经过实验不能避免不可重复读，B读取的两次数据不一样

3. 幻读

在A事务中查询user中所有数据，共3条，然后在B事务中插入一条数据，此时，在 A 中按照相同条件查询，查询到的结果多了一条，产生了幻读现象。因此在当前隔离级别下，无法避免幻读问题。

可重复读(Repeated Read)

设置隔离级别并查看，将A、B线程的隔离级别均设置为可重复读(Repeated Read)。

set @@session.tx_isolation='REPEATABLE-READ';
show variables like 'tx_isolation';

1.脏读

可以避免重复读，A更新提交，B还是不变

2.不可重复读

B读到了A更新前的数据，

3.幻读

实验过程中，在A事务中查询user中所有数据，共4条，然后在B事务中插入一条数据，并提交事务。此时，在 A 中按照相同条件查询，查询到的结果仍然为4条，没有产生幻读现象。当A提交事务时，查询到了新增的记录。

查看别人的博客，这也是幻读的一种，但是还不理解。

串行化(Serializable)

设置隔离级别并查看，将A、B线程的隔离级别均设置为串行化(Serializable)。

set @@session.tx_isolation='SERIALIZABLE'; #设置当前线程隔离级别，GLOBAL全局
show variables like 'tx_isolation'; #查看隔离级别

或者设置全局隔离级别：

set global transaction isolation level SERIALIZABLE;

经验证，当前隔离级别可以解决脏读、不可重复读、幻读，验证过程见下文。

1. 脏读，不可重复读，串行化

串行化是最严格的隔离级别，要求事务按顺序执行.B事务在未提交的时候，A事务会一直在阻塞状态，事务本质上进入了串行状态，所以有效的避免了这三种情况。

总结

通过这次实验深入了解了四种事务隔离机制的原理。在数据库管理系统中，并发控制是确保多个事务能够安全、有效地并发执行的重要机制。MySQL 提供了多种事务隔离级别，以应对不同的并发场景。遇到了很多问题，最后也得以解决。