二.事务.

本文详细介绍了数据库事务的ACID属性,以及在MySQL中事务的四种隔离级别:读未提交、读已提交、可重复读和串行化。重点讨论了可重复读隔离级别的实现,包括MVCC(多版本并发控制)和一致性读视图的概念。同时,解释了更新逻辑中的当前读操作。最后,对比了读提交和可重复读隔离级别的差异,并阐述了快照在MVCC中的工作原理。

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事务就是保证一组数据库操作,要么全部成功,要么全部失败。在MySQL中,事务支持是在引擎层实现的。MySQL是一个多引擎的系统,并不是所有的引擎都支持事务。

事务具有ACID属性(Atomicity,Consistency,Isolation,Durability;原子性,一致性,隔离性,持久性)。

当数据库上有多个事务同时执行的时候,就可能出现脏读,不可重复读,幻读的问题。为了解决这些问题,就有了隔离级别的概念。事务隔离级别包括读未提交(read uncommited),读提交(read commited),可重复读(repeatable read),串行化(serializable)。

  • 读未提交:一个事务还未提交时,它的修改就能被其他事务看到。
  • 读已提交:一个事务提交后,它的修改才能被其他事务看到。
  • 可重复读:一个事务在执行过程中看到的数据,总是跟这个数据在启动时看到的数据时一致的。
  • 串行化:对一行记录,写会加锁,读也会加锁。当出现读写锁冲突的时候,后访问的事务必须等前一个事务执行完成,才能继续执行。
create table t(c int) engine = InnoDB;
insert into t(c) values(1);

在这里插入图片描述

在不同的隔离级别下,V1,V2,V3会是不同的值。

如果隔离级别是read uncommited,V1是2。事务B还没提交,它的修改已经被事务A看到了。V2,V3都是2.

如果隔离级别是read commited,V1是1。V2,V3都是2

如果隔离级别是repeatable read,V1,V2是1,V3是2。遵循的要求就是:事务在执行期间看到的数据必须是前后一致的。

如果隔离级别是serialable,V1,V2是1,V3是2。事务B讲1改成2的时候,会被锁住。直到事务A提交后,事务B才可以继续执行。

Oracle数据库的默认隔离级别是read commited。

可重复读的场景:有一个统计账单的程序,统计过去一个月所有的账单。此时如果用户发生一笔新的交易,也不应该影响统计结果。这种场景下可以使用repeatable read。

“可重复读”隔离级别的实现

在这里插入图片描述

在MySQL中,实际上每条记录在更新的时候都会同时记录一条回滚操作。记录上的最新值,通过回滚操作,都可以得到前一个状态的值。不同时刻启动的事务会有不同的read-view,图中可以看到,在视图A,B,C里面,这一个记录的值分别是1,2,4.同一个记录在系统中可以存在多个版本,这就是数据库的多版本并发控制(MVCC)。

对于可重复读隔离级别,事务T启动的时候会创建一个视图read-view,之后事务T执行期间,即使有其他事务修改了数据,事务T看到的仍然跟在启动时看到的一样。

MySQL事务的启动方式:

  • 显式启动事务语句,begin或start transaction。配套的提交语句是commit,回滚语句是rollback。
  • set autocommit=0,这个命令会将这个线程的自动提交关掉。意味着如果你只执行一个select语句,这个事务就启动了,并且不会自动提交。这个事务存在直到主动commit或rollback语句,或者断开连接。
事务隔离

下面,我们举个例子来看看事务隔离级别。初始化一张表:

mysql> CREATE TABLE `t` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `k` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB;
insert into t(id, k) values(1,1),(2,2);

在这里插入图片描述

我们需要注意事务的启动时机,begin/start transaction并不是一个事务的起点,在执行到它们之后的第一个操作InnoDB表的语句,事务才真正启动。如果要想马上启动一个事务,可以使用start transaction with consistent snapshot

上面的流程图中,事务B查到的K的值是3,而事务A查到的K的值是1。

一致性读:虽然执行期间这一行数据被修改过,但是事务A不论在什么时候查询,看到的这行数据结果都是一致的,我们称之为一致性读。

对于一个事务视图来说,除了自己的更新总是可见之外,有三种情况:

1.版本未提交,不可见。

2.版本已提交,但是是在视图创建后提交的,不可见。

3.版本已提交,但是是在试图创建前提交的,可见。

在MySQL里面,有两个视图的概念:

  • 一个是view。它是一个用查询语句定义的虚拟表,在调用的时候执行查询语句并生成结果。创建视图的语法是create view …,而它的查询方法与表一样。
  • 另一个是InnoDB在实现MVCC时用到的一致性读视图,即consistent read view,用于支持RC(read committed)和RR(repeated read)隔离级别的实现。
更新逻辑

事务B的update语句,按照一致性读,结果不对。对于更新操作,不能用一致性读规则,(会丢失数据)更新操作的规则是:更新数据都是先读后写的,而这个读,只能读当前的值,称为“当前读”。

查询逻辑是一致性读,更新逻辑式当前读

除了update语句外,select语句如果加锁,也是当前读。所以,如果把事务A的查询语句select * from t where id = 1修改一下,加上lock in share modefor update,此时返回k的值是3.下面这两个select语句,就是分别加了读锁(S锁,共享锁)和写锁(X锁,排他锁)。

mysql> select k from t where id = 1 lock in share mode;
mysql> select k from t where id = 1 for update;

在这里插入图片描述

再往前一步,假设事务C不是马上提交的,而是变成了下面的事务C‘,会怎么样:

这是偶,根据“两阶段锁协议”,事务C’没提交,也就是说(1,2)这个版本上的写锁还没释放。而事务B是当前读,必须要读最新版本,而且必须加锁,因此就被锁住了,必须等到 事务C‘释放这个锁,才能继续它的 当前读。

可重复读的核心就是一致性读;而事务更新数据的时候,只能用当前读;如果当前的记录的行锁被其他事务占用的话,就需要进入锁等待。

读提交的逻辑和可重复读的逻辑类似,它们最主要的区别是:

  • 在可重复读隔离级别下,只需要在事务开始的时候创建一致性视图,之后事务里的其他查询都共用这个一致性视图。
  • 在读提交隔离级别下,每一个语句执行前都会重新计算一个新的视图。

在RC级别下,事务A查询到的k是2,事务B查询到的值是3.

快照在MVCC里是怎么工作的

在可重复读隔离级别下,事务在启动的时候就“拍了个快照”,这个快照是基于整库的。“拍快照”是基于MVCC实现的,数据库中的一行数据,可能会有多个版本(row),每个版本有自己的row trx_id。对于RR,一个事务在启动后,如果一个数据版本是在事务启动之前生成的,就认;如果数据版本是在事务启动之后生成的,事务就不认这个数据版本,要找到它的上一个数据版本,这就是RR的实现。InnoDB利用“所有数据都有多个版本”的这个特性,实现了“秒级创建快照”的能力。

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