事务隔离和用MVCC解决不可重复读原理

事务隔离和用MVCC解决不可重复读原理

1.事务特性(ACID)

1.1 原子性(Atomicity)

原子性是指事务是一个不可分割的工作单位,事务中的操作要么全部成功,要么全部失败。比如在同一个事务中的SQL语句,要么全部执行成功,要么全部执行失败。

begin transaction;
    update account set money = money-100 where name = '张三';
    update account set money = money+100 where name = '李四';
commit transaction;

1.2 一致性(Consistency)

官网上事务一致性的概念是:事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另外一个一致性状态。

换一种方式理解就是:事务按照预期生效,数据的状态是预期的状态。

举例说明:张三向李四转100元,转账前和转账后的数据是正确的状态,这就叫一致性,如果出现张三转出100元,李四账号没有增加100元这就出现了数据错误,就没有达到一致性。

1.3 隔离性(Isolation)

事务的隔离性是多个用户并发访问数据库时,数据库为每一个用户开启的事务,不能被其他事务的操作数据所干扰,多个并发事务之间要相互隔离。

1.4 持久性(Durability)

持久性是指一个事务一旦被提交,它对数据库中数据的改变就是永久性的,接下来即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。

例如我们在使用JDBC操作数据库时,在提交事务方法后,提示用户事务操作完成,当我们程序执行完成直到看到提示后,就可以认定事务以及正确提交,即使这时候数据库出现了问题,也必须要将我们的事务完全执行完成,否则就会造成我们看到提示事务处理完毕,但是数据库因为故障而没有执行事务的重大错误。

2.事务隔离级别有哪些

Read Uncommitted(读未提交)

在该隔离级别,所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。本隔离级别很少用于实际应用,因为它的性能也不比其他级别好多少。读取未提交的数据,也被称之为脏读(Dirty Read)

Read Committed(读已提交)

这是大多数数据库系统的默认隔离级别(Oracel,但不是MySQL默认的)。它满足了隔离的简单定义:一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。这种隔离级别 也支持所谓的不可重复读(Nonrepeatable Read),因为同一事务的其他实例在该实例处理其间可能会有新的commit,所以同一select可能返回不同结果。

Repeatable Read(可重复读)

这是MySQL的默认事务隔离级别,它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时,会看到同样的数据行。不过理论上,这会导致另一个棘手的问题:幻读 (Phantom Read)。简单的说,幻读指当用户读取某一范围的数据行时,另一个事务又在该范围内插入了新行,当用户再读取该范围的数据行时,会发现有新的“幻影” 行。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control)机制解决了该问题。

Serializable(可串行化)

这是最高的隔离级别,它通过强制事务排序,使之不可能相互冲突,从而解决幻读问题。简言之,它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别,可能导致大量的超时现象和锁竞争。

这四种隔离级别采取不同的锁类型来实现,若读取的是同一个数据的话,就容易发生问题。

 

  • 脏读(Drity Read):某个事务已更新一份数据,另一个事务在此时读取了同一份数据,由于某些原因,前一个RollBack了操作,则后一个事务所读取的数据就会是不正确的。(没有提交的事务被其他事务读到)

  • 不可重复读(Non-repeatable read):在一个事务的两次查询之中数据不一致,这可能是两次查询过程中间插入了一个事务更新的原有的数据。(多次读取数据,结果不一样)

  • 幻读(Phantom Read):在一个事务的两次查询中数据笔数不一致,例如有一个事务查询了几列(Row)数据,而另一个事务却在此时插入了新的几列数据,先前的事务在接下来的查询中,就有几列数据是未查询出来的,如果此时插入和另外一个事务插入的数据,就会报错。(多次读取,数据量不一致)

3.解决不可重复读(调整事务隔离级别到可重复读,底层通过MVCC解决)

MVCC是什么?

MVCC(multi-versioned concurrency control):多版本并发控制,是为了在读取数据时不加锁来提高读取效率和并发性的一种手段。

mvcc的实现,基于undolog(回滚日志)、版本链read-view

在mysql存储的数据中,除了我们显式定义的字段,mysql会隐含的帮我们定义几个字段。

  • trx_id:事务id,每进行一次事务操作,就会自增1。

  • roll_pointer:回滚指针(指向上一个版本的指针),用于找到上一个版本的数据,结合undolog进行回滚。

什么是readview呢?

当我们用select读取数据时,这一时刻的数据会有很多个版本(例如上图有四个版本),但我们并不知道读取哪个版本,这时就靠readview来对我们进行读取版本的限制,通过readview我们才知道自己能够读取哪个版本。

在一个readview快照中主要包括以下这些字段:

20230724024159.png?origin_url=file%3A%2F%2FD%3A%5CTyporaAssets%5Cimage-20241022231232296.png%3FlastModify%3D1729610759&pos_id=RHg5RmsF

20230724024159.png?origin_url=file%3A%2F%2FD%3A%5CTyporaAssets%5Cimage-20241022231329834.png%3FlastModify%3D1729610759&pos_id=kOElE1UE

1、比最小的小 一定读 2 、比最大的大 一定不读(之后通过回滚指针往前读) 3、 当前事务id 肯定读 4、 看在不在活跃事务列表 在 不读//不在 读

(最大的以及最小的参数是为了提高查询效率)

4.mvcc如何实现RC和RR的隔离级别(视频有误)

(1)RC(读已提交)的隔离级别下,每个快照读都会生成并获取最新的readview

(2)RR(可重复读)的隔离级别下,只有在同一个事务第一个快照读才会创建readview,之后的每次快照读都使用的同一个readview,所以每次的查询结果都是一样的

参考:MVCC详解,深入浅出简单易懂-优快云博客

MVCC和事务底层原理两阶段提交

 

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