既然MySQL中InnoDB使用MVCC，为什么REPEATABLE-READ不能消除幻读

最新推荐文章于 2025-02-23 19:30:17 发布

xiamu_CDA

最新推荐文章于 2025-02-23 19:30:17 发布

阅读量440

点赞数 5

文章标签： mysql 数据库

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/xiamu_CDA/article/details/143481127

版权

既然MySQL中InnoDB使用MVCC，为什么REPEATABLE-READ不能消除幻读？

在数据库领域，事务的隔离级别一直是开发人员和技术爱好者关注的重点之一。MySQL中的InnoDB存储引擎支持多种事务隔离级别，其中REPEATABLE-READ是默认的隔离级别。然而，即使InnoDB使用了多版本并发控制（MVCC）技术，REPEATABLE-READ仍然无法完全消除幻读现象。这究竟是为什么呢？本文将深入探讨这个问题，并结合实际案例进行详细分析。

MVCC与事务隔离级别

MVCC的基本原理

多版本并发控制（MVCC）是一种数据库管理系统用来提高并发性能的技术。通过为每个事务生成一个唯一的时间戳，并记录每个数据行的历史版本，MVCC允许不同的事务在同一时间看到不同的数据版本。这样，多个事务可以同时读取同一个数据行而不会相互阻塞。

事务隔离级别

事务隔离级别定义了事务之间的可见性和并发行为。SQL标准定义了四种隔离级别：

READ UNCOMMITTED：最低的隔离级别，允许脏读、不可重复读和幻读。
READ COMMITTED：允许不可重复读和幻读，但不允许脏读。
REPEATABLE READ：允许幻读，但不允许脏读和不可重复读。
SERIALIZABLE：最高的隔离级别，不允许脏读、不可重复读和幻读。

InnoDB默认使用REPEATABLE-READ隔离级别，这意味着在一个事务内多次读取同一数据时，应该始终返回相同的结果，即使其他事务已经修改了这些数据。

`REPEATABLE-READ`下的MVCC实现

可见性规则

在REPEATABLE-READ隔离级别下，InnoDB通过MVCC来实现事务的可见性规则。具体来说，一个事务只能看到在该事务开始之前提交的数据版本，而不能看到在事务开始之后提交的数据版本。这是通过为每个数据行维护多个版本来实现的。

一致性读

在REPEATABLE-READ隔离级别下，InnoDB使用一种称为“一致性读”（Consistent Read）的技术。一致性读允许事务在不加锁的情况下读取数据，从而提高了并发性能。然而，一致性读也有其局限性，特别是在处理范围查询时。

幻读现象

什么是幻读？

幻读是指在一个事务中，两次执行相同的范围查询，但第二次查询返回了额外的行。这种现象通常发生在以下场景中：

一个事务执行范围查询，返回了一组结果。
另一个事务插入了一些新的数据行，这些数据行满足第一个事务的查询条件。
第一个事务再次执行相同的范围查询，这次返回了更多的行。

为什么`REPEATABLE-READ`不能消除幻读？

尽管REPEATABLE-READ隔离级别通过MVCC确保了一个事务内的多次读取返回相同的结果，但它并不能完全消除幻读。原因如下：

一致性读的局限性：一致性读允许事务在不加锁的情况下读取数据，但这意味着它无法阻止其他事务插入新的数据行。因此，在范围查询中，新插入的数据行可能会出现在后续的查询结果中。
范围查询的特殊性：在处理范围查询时，一致性读只能保证单个数据行的可见性，而不能保证整个查询范围的一致性。这意味着其他事务可以在查询范围内插入新的数据行，从而导致幻读。

实际案例分析

假设有一个简单的表orders，包含以下数据：

order_id	customer_id	amount
1	101	100
2	102	200

现在有两个事务T1和T2，它们的执行顺序如下：

事务T1：
- 开始事务。
- 执行查询：SELECT * FROM orders WHERE customer_id = 101;
- 返回结果：order_id = 1, customer_id = 101, amount = 100
事务T2：
- 插入一条新记录：INSERT INTO orders (customer_id, amount) VALUES (101, 300);
- 提交事务。
事务T1：
- 再次执行相同的查询：SELECT * FROM orders WHERE customer_id = 101;
- 返回结果：order_id = 1, customer_id = 101, amount = 100 和 order_id = 3, customer_id = 101, amount = 300

在这个例子中，事务T1在第二次查询时看到了由事务T2插入的新记录，这就是幻读现象。

解决幻读的方法

使用`SERIALIZABLE`隔离级别

SERIALIZABLE隔离级别是最高的隔离级别，它可以完全消除幻读。在SERIALIZABLE隔离级别下，InnoDB会对每个读操作都加上共享锁，从而确保事务之间的串行化执行。然而，这种方式会大大降低并发性能，因此在实际应用中并不常用。

使用悲观锁

悲观锁是一种锁定机制，它假设最坏的情况，即每次读取数据时都可能有其他事务对其进行修改。因此，悲观锁会在读取数据时立即加锁，从而防止其他事务修改或插入数据。

例如，可以使用SELECT ... FOR UPDATE语句来实现悲观锁：

START TRANSACTION;
SELECT * FROM orders WHERE customer_id = 101 FOR UPDATE;
-- 进行业务逻辑处理
COMMIT;

在这种情况下，其他事务在事务T1提交之前无法插入新的数据行，从而避免了幻读现象。

使用乐观锁

乐观锁是一种锁定机制，它假设最好的情况，即每次读取数据时都不会有其他事务对其进行修改。乐观锁通常通过版本号或时间戳来实现。在更新数据时，事务会检查数据的版本号是否发生变化，如果发生变化则回滚事务。

例如，可以在表中添加一个版本号字段，并在更新数据时进行版本号检查：

UPDATE orders SET amount = 400, version = version + 1 WHERE order_id = 1 AND version = 1;

如果更新操作影响的行数为0，则说明数据已经被其他事务修改，事务需要重新尝试。

结尾

通过上述分析，我们可以看到，尽管InnoDB使用了MVCC技术，REPEATABLE-READ隔离级别仍然无法完全消除幻读现象。这是因为一致性读在处理范围查询时存在局限性，无法保证整个查询范围的一致性。为了彻底解决幻读问题，可以考虑使用更高的隔离级别或采用悲观锁或乐观锁机制。

对于数据分析师和数据库管理员来说，理解这些概念和技术细节是非常重要的。如果你对数据库管理和数据分析感兴趣，不妨考虑参加《CDA数据分析师》认证课程，这将帮助你更深入地了解数据库事务管理和其他高级技术，提升你在数据领域的专业技能。