MySQL 事务的隔离机制-KeepStudy

MySQL 事务的隔离机制

在MySQL中，事务隔离机制分为了四个级别：

- ①Read uncommitted/RU：读未提交
- ②Read committed/RC：读已提交
- ③Repeatable read/RR：可重复读
- ④Serializable：序列化/串行化

上述四个级别，越靠后并发控制度越高，也就是在多线程并发操作的情况下，出现问题的几率越小，但对应的也性能越差，MySQL的事务隔离级别，默认为第三级别：Repeatable read可重复读，但如若想要真正理解这几个隔离级别，得先明白几个因为并发操作造成的问题。

#### 数据库的脏读问题
首先来看看脏读，脏读的意思是指一个事务读到了其他事务还未提交的数据，也就是当前事务读到的数据，由于还未提交，因此有可能会回滚，如下：

![](/uploads/20230215/2023021516182099326.png)

比如上图中，DB连接①/事务A正在执行下单业务，目前扣减库存、增加订单两条SQL已经完成了，恰巧此时DB连接②/事务B跑过来读取了一下库存剩余数量，就将事务A已经扣减之后的库存数量读回去了。但好巧不巧，事务A在添加物流信息时，执行异常导致事务A全部回滚，也就是原本扣的库存又会增加回去。

在个案例中，事务A先扣减了库存，然后事务回滚时又加了回去，但连接②已经将扣减后的库存数量读回去操作了，这个过程就被称为数据库脏读问题。这个问题很严重，会导致整个业务系统出现问题，数据最终错乱。

#### 数据库的不可重复读问题
再来看看不可重复读问题，不可重复读问题是指在一个事务中，多次读取同一数据，先后读取到的数据不一致，如下：

![](/uploads/20230215/2023021516193994920.png)

你没看错，就是对前面那张图稍微做了一点改造，事务A执行下单业务时，因为添加物流信息的时候出错了，导致整个事务回滚，事务回滚完成后，事务A就结束了。但事务B却并未结束，在事务B中，在事务A执行时读取了一次剩余库存，然后在事务回滚后又读取了一次剩余库存，仔细想想：B事务第一次读到的剩余库存是扣减之后的，第二次读到的剩余库存则是扣减之前的（因为A事务回滚又加回去了）。

在上述这个案例中，同一个事务中读取同一数据，结果却并不一致，也就说明了该数据存在不可重复读问题，这样说似乎有些绕，那再结合可重复读来一起理解：

可重复读的意思是：在同一事务中，不管读取多少次，读到的数据都是相同的。

#### 数据库的幻读问题
![](/uploads/20230215/2023021516214799894.png)

做过电商业务的小伙伴都清楚，一般用户购买商品后付的钱会先冻结在平台上，然后由平台在固定的时间内结算用户款，例如七天一结算、半月一结算等方式，在结算业务中通常都会涉及到核销处理，也就是将所有为「已签收状态」的订单改为「已核销状态」。

此时假设连接①/事务A正在执行「半月结算」这个工作，那首先会读取订单表中所有状态为「已签收」的订单，并将其更改为「已核销」状态，然后将用户款打给商家。

但此时恰巧，某个用户的订单正好到了自动确认收货的时间，因此在事务A刚刚改完表中订单的状态时，事务B又向表中插入了一条「已签收状态」的订单并提交了，当事务A完成打款后，再次查询订单表，结果会发现表中还有一条「已签收状态」的订单数据未结算，这就好像产生了幻觉一样，这才是真正的幻读问题。

当然，这样讲似乎还不是那么令人理解，再举个更通俗易懂的栗子，假设此时平台要升级，用户表中的性别字段，原本是以「男、女」的形式保存数据，现在平台升级后要求改为「0、1」代替。

因此事务A开始更改表中所有数据的性别字段，当负责执行事务A的线程正在更改最后一条表数据时，此时事务B来了，正好向用户表中插入了一条「性别=男」的数据并提交了，然后事务A改完原本的最后一条数据后，当再次去查询用户表时，结果会发现表中依旧还存在一条「性别=男」的数据，似乎又跟产生了幻觉一样。

经过上述这两个案例，大家应该能够理解真正的幻读问题，发生幻读问题的原因是在于：另外一个事务在第一个事务要处理的目标数据范围之内新增了数据，然后先于第一个事务提交造成的问题。

#### 数据库脏写问题

其实除开三个读的问题外，还有有一个叫做脏写的问题，也就是多个事务一起操作同一条数据，例如两个事务同时向表中添加一条ID=88的数据，此时就会造成数据覆盖，或者主键冲突的问题，这个问题也被称之为更新丢失问题。

#### 事务的四大隔离级别
在上面连续讲了脏读、不可重复读以及幻读三个问题，那这些问题该怎么解决呢？其实四个事务隔离级别，解决的实际问题就是这三个，因此一起来看看各级别分别解决了什么问题：

- ①读未提交：处于该隔离级别的数据库，脏读、不可重复读、幻读问题都有可能发生。
- ②读已提交：处于该隔离级别的数据库，解决了脏读问题，不可重复读、幻读问题依旧存在。
- ③可重复读：处于该隔离级别的数据库，解决了脏读、不可重复读问题，幻读问题依旧存在。
- ④序列化/串行化：处于该隔离级别的数据库，解决了脏读、不可重复读、幻读问题都不存在。

前面提到过，MySQL默认是处于第三级别的，可以通过如下命令查看目前数据库的隔离级别：

其实数据库不同的事务隔离级别，是基于不同类型、不同粒度的锁实现的，因此想要真正搞懂隔离机制，还需要弄明白MySQL的锁机制，事务与锁机制二者之间本身就是相辅相成的关系，锁就是为了解决并发事务的一些问题而存在的。

这里先说明一点，事务是基于数据库连接的，数据库连接本身会有一条工作线程来维护，也就是说事务的执行本质上就是工作线程在执行，因此所谓的并发事务也就是指多条线程并发执行。

- 读未提交级别
    这种隔离级别是基于「写互斥锁」实现的，当一个事务开始写某一个数据时，另外一个事务也来操作同一个数据，此时为了防止出现问题则需要先获取锁资源，只有获取到锁的事务，才允许对数据进行写操作，同时获取到锁的事务具备排他性/互斥性，也就是其他线程无法再操作这个数据。
	
    但虽然这个级别中，写同一数据时会互斥，但读操作却并不是互斥的，也就是当一个事务在写某个数据时，就算没有提交事务，其他事务来读取该数据时，也可以读到未提交的数据，因此就会导致脏读、不可重复读、幻读一系列问题出现。
	
    但是由于在这个隔离级别中加了「写互斥锁」，因此不会存在多个事务同时操作同一数据的情况，因此这个级别中解决了前面说到的脏写问题。

- 读已提交级别
    在这个隔离级别中，对于写操作同样会使用「写互斥锁」，也就是两个事务操作同一事务时，会出现排他性，而对于读操作则使用了一种名为MVCC多版本并发控制的技术处理，也就是有事务中的SQL需要读取当前事务正在操作的数据时，MVCC机制不会让另一个事务读取正在修改的数据，而是读取上一次提交的数据（也就是读原本的老数据）。
    
    也就是在这个隔离级别中，基于同一条数据而言，对于写操作会具备排他性，对于读操作则只能读已提交事务的数据，不会读取正在操作但还未提交的事务数据，为了理解还是简单的说一下其过程，同样有两个事务A、B。
    
    事务A的主要工作是负责更新ID=1的这条数据，事务B中则是读取ID=1的这条数据。
    此时当A正在更新数据但还未提交时，事务B开始读取数据，此时MVCC机制则会基于表数据的快照创建一个ReadView，然后读取原本表中上一次提交的老数据。然后等事务A提交之后，事务B再次读取数据，此时MVCC机制又会创建一个新的ReadView，然后读取到最新的已提交的数据，此时事务B中两次读到的数据并不一致，因此出现了不可重复读问题。

- 可重复读级别
    在这个隔离级别中，主要就是解决上一个级别中遗留的不可重复读问题，但MySQL依旧是利用MVCC机制来解决这个问题的，只不过在这个级别的MVCC机制会稍微有些不同。在读已提交级别中，一个事务中每次查询数据时，都会创建一个新的ReadView，然后读取最近已提交的事务数据，因此就会造成不可重复读的问题。
    
    而在可重复读级别中，则不会每次查询时都创建新的ReadView，而是在一个事务中，只有第一次执行查询会创建一个ReadView，在这个事务的生命周期内，所有的查询都会从这一个ReadView中读取数据，从而确保了一个事务中多次读取相同数据是一致的，也就是解决了不可重复读问题。
    
    虽然在这个隔离级别中，解决了不可重复读问题，但依旧存在幻读问题，也就是事务A在对表中多行数据进行修改，比如前面的举例，将性别「男、女」改为「0、1」，此时事务B又插入了一条性别为男的数据，当事务A提交后，再次查询表时，会发现表中依旧存在一条性别为男的数据。

- 序列化/串行化级别
    这个隔离级别是最高的级别，处于该隔离级别的MySQL绝不会产生任何问题，因为从它的名字上就可以得知：序列化意思是将所有的事务按序排队后串行化处理，也就是操作同一张表的事务只能一个一个执行，事务在执行前需要先获取表级别的锁资源，拿到锁资源的事务才能执行，其余事务则陷入阻塞，等待当前事务释放锁。
    
    但这种隔离级别会导致数据库的性能直线下降，毕竟相当于一张表上只能允许单条线程执行了，虽然安全等级最高，可以解决脏写、脏读、不可重复读、幻读等一系列问题，但也是代价最高的，一般线上很少使用。
    
    这种隔离级别解决问题的思想很简单，之前我们分析过，产生一系列问题的根本原因在于：多事务/多线程并发执行导致的，那在这个隔离级别中，直接将多线程化为了单线程，自然也就从根源上避免了问题产生。

#### 事务隔离机制的命令
```sql
-- 方式①：查询当前数据库的隔离级别
SELECT @@tx_isolation;
-- 方式②：查询当前数据库的隔离级别
show variables like '%tx_isolation%';

-- 设置隔离级别为RU级别（当前连接生效）
set transaction isolation level read uncommitted;
-- 设置隔离级别为RC级别（全局生效）
set global transaction isolation level read committed;
-- 设置隔离级别为RR级别（当前连接生效）
-- 这里和上述的那条命令作用相同，是第二种设置的方式
set tx_isolation = 'repeatable-read';
-- 设置隔离级别为最高的serializable级别（全局生效）
set global.tx_isolation = 'serializable'; 
```

顶部

MySQL事务

目录

相关推荐