MySQL事务隔离级别详解从READUNCOMMITTED到SERIALIZABLE

MySQL事务隔离级别详解：从READ UNCOMMITTED到SERIALIZABLE

在数据库系统中，事务隔离级别是定义事务与事务之间可见性和影响程度的核心概念。它解决了多个事务并发执行时可能出现的脏读、不可重复读、幻读等问题。MySQL的InnoDB存储引擎遵循SQL标准，提供了四种不同的事务隔离级别，从最低限制到最高限制依次为：READ UNCOMMITTED（读未提交）、READ COMMITTED（读已提交）、REPEATABLE READ（可重复读）和 SERIALIZABLE（可串行化）。理解这些级别的区别对于设计高并发、数据一致性要求严格的应用程序至关重要。

并发事务可能引发的问题

在深入探讨隔离级别之前，首先需要了解它们旨在解决的典型并发问题。这些问题包括：

1. 脏读（Dirty Read）： 一个事务读到了另一个未提交事务修改的数据。如果那个未提交事务最终回滚，那么第一个事务读取到的就是从未正式存在于数据库中的数据（“脏”数据）。

2. 不可重复读（Non-repeatable Read）： 在同一个事务内，多次读取同一行数据，得到了不同的结果。这是因为在两次读取之间，另一个已提交事务修改或删除了该行数据。

3. 幻读（Phantom Read）： 在同一个事务内，多次执行相同的查询，返回的记录集合不一致（出现了新的“幻影”行或原有行消失）。这是因为在两次查询之间，另一个已提交事务插入或删除了符合查询条件的记录。

不同的隔离级别通过施加不同的锁机制或多版本并发控制（MVCC）策略来防止这些问题。

READ UNCOMMITTED（读未提交）

这是隔离级别最低的一种。在此级别下，一个事务可以读取到其他事务尚未提交的修改。

解决的问题： 无。它允许所有并发问题发生。

可能引发的问题： 脏读、不可重复读、幻读。

工作机制： 事务读取数据时不会申请任何锁，因此可以直接读取其他事务正在修改的、未提交的数据页（“脏页”）。

使用场景： 对数据一致性要求极低，且需要获取最高并发性能的场景。在实践中非常罕见，因为脏读会带来严重的数据逻辑错误，通常不推荐使用。

READ COMMITTED（读已提交）

这是许多数据库系统（如Oracle、PostgreSQL）的默认隔离级别。在此级别下，一个事务只能读取到其他事务已经提交的修改。

解决的问题： 脏读。

可能引发的问题： 不可重复读、幻读。

工作机制（以InnoDB为例）： InnoDB使用多版本并发控制（MVCC）来实现READ COMMITTED。每次执行SELECT语句时，都会生成一个读视图（Read View），该视图能确保事务只能看到在此语句开始之前已经提交的数据版本。因此，它不会看到其他未提交事务或在本语句开始之后才提交的事务所做的修改。

使用场景： 适用于大多数不需要严格保证可重复读的场景，能够有效避免脏读，同时提供较好的并发性能。

REPEATABLE READ（可重复读）

这是MySQL InnoDB存储引擎的默认隔离级别。在此级别下，它确保在同一个事务中，多次读取同一行数据的结果是一致的。

解决的问题： 脏读、不可重复读。

可能引发的问题： 幻读（但InnoDB通过Next-Key Locking机制在很大程度上避免了幻读）。

工作机制（以InnoDB为例）： 与READ COMMITTED类似，也使用MVCC。但关键在于，REPEATABLE READ级别下，一个事务只在第一次执行SELECT语句时生成一个读视图（Read View），并在整个事务期间都使用这个视图。因此，无论后续再执行多少次查询，看到的都是事务开始时那个一致性的数据快照，从而避免了不可重复读。

对于幻读，InnoDB通过Next-Key Locking（临键锁）算法，将记录锁（行锁）和间隙锁（Gap Lock）结合起来，锁定一个索引范围，从而防止其他事务在范围内插入新数据，这在很大程度上解决了幻读问题。

使用场景： 适用于需要保证事务内数据一致性读的场景，例如财务报表的生成。

SERIALIZABLE（可串行化）

这是隔离级别最高、限制最严格的一种。它强制事务串行执行，而不是并发执行。

解决的问题： 脏读、不可重复读、幻读。它通过最大程度的锁机制来避免所有并发问题。

可能引发的问题： 性能最低，因为并发能力大大降低，容易导致大量的锁超时和死锁。

工作机制： 在SERIALIZABLE级别下，InnoDB会将所有的普通SELECT语句隐式转换为SELECT ... FOR SHARE（旧版本是SELECT ... LOCK IN SHARE MODE，即加共享锁）。这意味着读取的数据行会被加上共享锁，其他事务可以并发读取，但不能修改，直到当前事务提交。这相当于实现了完全的串行化调度。

使用场景： 适用于对数据一致性要求极高，且可以接受低并发性能的场景，例如银行的核心交易系统。

总结与选择建议

下表清晰地展示了四种隔离级别对并发问题的控制能力：

| 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 || :--- | :---: | :---: | :---: || READ UNCOMMITTED | 可能 | 可能 | 可能 || READ COMMITTED | 不可能 | 可能 | 可能 || REPEATABLE READ（MySQL InnoDB） | 不可能 | 不可能 | 很大程度上避免 || SERIALIZABLE | 不可能 | 不可能 | 不可能 |

在选择隔离级别时，需要在数据一致性和系统性能（并发度）之间进行权衡。隔离级别越高，数据一致性越有保障，但并发冲突越多，性能开销越大。

一般建议： 优先使用MySQL的默认隔离级别REPEATABLE READ，因为它能在保证绝大多数数据一致性的前提下，提供良好的并发性能。只有在REPEATABLE READ无法满足极端的一致性要求，并且愿意牺牲性能时，才考虑使用SERIALIZABLE。而READ COMMITTED也是一个在特定高并发读场景下值得考虑的选项。应尽量避免使用READ UNCOMMITTED。

可以通过以下SQL语句查看和设置当前会话或全局的事务隔离级别：

-- 查看当前会话隔离级别
SELECT @@transaction_isolation;
-- 设置当前会话隔离级别为READ COMMITTED
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;