事务ACID特性解析-优快云博客

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事务需要满足四个特性，就是ACID。

原子性（Atomicity，或称不可分割性）
一致性（Consistency）
隔离性（Isolation）
持久性（Durability）

开始

在很久很久之前，没有数据库，我创建了多个txt文件，每个txt文件存储一些数据，我写了一个工具类，进行CRUD操作。这个简单的数据库天然支持持久性（Durability）。

原子性的实现

有一个操作需要修改两个txt文件，我希望同时成功或者失败，于是新创建了个文件，叫做undo log，中文名叫回滚日志，用于记录数据被修改前的信息，每操作一个文件的一次我就记录一下。undo log主要记录的是数据的逻辑变化，为了在发生错误时回滚之前的操作，需要将之前的操作都记录下来，然后在发生错误时才可以回滚。我实现了原子性(Atomicity)的需求。

持久性的实现

由于频繁操作txt文件，每个txt文件所在的磁盘位置不一致，磁头不停的转，每次读写数据都需要磁盘IO，效率会很低。为此，我（InnoDB引擎）提供了缓存(Buffer Pool)，Buffer Pool中包含了磁盘中部分数据页的映射，作为访问数据库的缓冲：当从数据库读取数据时，会首先从Buffer Pool中读取，如果Buffer Pool中没有，则从磁盘读取后放入Buffer Pool；当向数据库写入数据时，会首先写入Buffer Pool，Buffer Pool中修改的数据会定期刷新到磁盘中（这一过程称为刷脏）。Buffer Pool的使用大大提高了读写数据的效率，但是也带了新的问题：如果MySQL宕机，而此时Buffer Pool中修改的数据还没有刷新到磁盘，就会导致数据的丢失，事务的持久性无法保证。
于是，redo log被引入来解决这个问题：当数据修改时，除了修改Buffer Pool中的数据，还会在redo log记录这次操作；当事务提交时，会调用fsync接口对redo log进行刷盘。如果MySQL宕机，重启时可以读取redo log中的数据，对数据库进行恢复。redo log采用的是WAL（Write-ahead logging，预写式日志），所有修改先写入日志，再更新到Buffer Pool，保证了数据不会因MySQL宕机而丢失，从而满足了持久性要求。
既然redo log也需要在事务提交时将日志写入磁盘，为什么它比直接将Buffer Pool中修改的数据写入磁盘(即刷脏)要快呢？主要有以下两方面的原因：
（1）刷脏是随机IO，因为每次修改的数据位置随机，但写redo log是追加操作，属于顺序IO。
（2）刷脏是以数据页（Page）为单位的，MySQL默认页大小是16KB，一个Page上一个小修改都要整页写入；而redo log中只包含真正需要写入的部分，无效IO大大减少。

隔离性的实现

假设事务不满足隔离性，我们耳熟能详的转钱例子就会出问题。所以事务需要满足隔离性。隔离性与原子性、持久性侧重于研究事务本身不同，隔离性研究的是不同事务之间的相互影响。隔离性是指，事务内部的操作与其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。严格的隔离性，对应了事务隔离级别中的Serializable (可串行化)，但实际应用中出于性能方面的考虑很少会使用可串行化。
隔离性追求的是并发情形下事务之间互不干扰。简单起见，我们仅考虑最简单的读操作和写操作(暂时不考虑带锁读for update等特殊操作)。如果没有隔离性的需求，就不会有MVCC的存在。锁的实现也会很简单，没有读锁一类的，只有一个写锁防止并发导致的错误就行了。

MySQL隔离级别有以下四种（级别由低到高）：

READUNCOMMITED(未提交读)
READCOMMITED(提交读)
REPEATABLEREAD(可重复读)
SERIALIZABLE (串行化)

1. READUNCOMMITED未提交读

如何实现？

如果mysql 什么也不做，默认就是这个这样。

有什么好处？

快，效率高

有什么坏处？

有脏读，不可重复读，幻读的问题。脏读在实际应用中就是别人给你转钱，还没扣掉别人的，你查看账户的钱已经多了。

2. READCOMMITED提交读

如何实现？

mysql引入了MVCC的概念

有什么好处？

解决了脏读，读取到的数据是已经提交的数据。

有什么坏处？

效率变慢，依旧有不可重复读，幻读的问题。不可重复读就是你查询出来的数据第一次看到的是V1，再次查询时最新的值V2。这是对的，读到最新的值没有任何问题，但是在核查对账，主从备份的场景下，一个事务写A表和B表（两个表有业务关系），当我们在事务写完A表，没有写完B表的时候读取A表和B表数据，我们就会导致对账失败。

3.REPEATABLEREAD(可重复读)

如何实现？

mysql引入了MVCC的概念

有什么好处？

解决了不可重复读，一次事务中多次读取到的数据是相同的。

有什么坏处？

效率变慢，依旧有幻读的问题。解决了不可重复读的问题，但是没有解决幻读，不可重复读主要是删除和更新的影响，我们能够屏蔽掉，但是我们无法屏幕掉insert的影响，insert的影响就是幻读。在实际应用中就是你在一个方法中分页查询数据，后插入的数据如果在前面，会导致页码乱掉，你用这个数据打印还是做其他作用都不是一个合法的数据。