MySQL事务隔离级别

事务特性

事务具有ACID四大特性，具体为：

• A（Atomicity原子性）：一个事务中的所有操作要么全部完成要么全部失败，不可能出现部分完成部分失败的情况。
• C（Consistency一致性）：事务开始前和结束后的数据应满足完整性约束，假设原本A账户和B账户各有500元余额，合计1000元。事务过程中A账户向B账户转账300元，那么事务结束后A账户剩余200元，B账户剩余800元，仍然合计1000元。也就是事务操作结束后A账户和B账户的余额合计和事务开始前应保持一致，而不会莫名其妙多出钱或少了钱。
• I（Isolation隔离性）：防止多个事务并发执行时导致的数据不一致，每个事务有一个完整的数据空间，对其他事务是隔离的。
• D（Durability持久性）：事务造成的数据修改是永久的，即使系统故障也不会消失。

InnoDB如何保证ACID特性？

• 通过redo log保证持久性
• 通过undo log保证原子性
• 通过MVCC或锁机制保证隔离性
• 通过持久性+原子性+隔离性保证一致性

并行事务可能会造成的问题

MySQL在同时处理多个事务的时候可能会出现脏读、不可重复读、幻读

• 脏读：如果事务A修改数据后还未提交就被事务B读取了，但是事务A因为一些原因回滚了，那么事务B读到的就是脏数据。
• 不可重复读：如果一个事务内多次读取一个数据出现了数据不一致的现象，就称之为不可重复读现象。比如事务A第一次读取余额为100元，然后事务B修改该余额为200元，接着事务A再次读取余额时就会发现余额变成了200元。
• 幻读：一个事务内多次查询某个记录数时，前后查询到的数量不一致就称为幻读现象。比如事务A查询余额大于100元的账户有10条，然后事务B插入了一条余额为120元的账户，事务A再次查询时发现余额大于100元的账户有11条。

事务隔离级别

以上的三种现象按严重程度排名：脏读 > 不可重复读 > 幻读

SQL标准提出了四种隔离级别防止出现这些现象，隔离级别越高，性能越低

• 读未提交：事务修改数据后即使未提交，其他事务也能访问到修改的数据。
• 读已提交：事务修改数据并提交后，其他事务才能访问到修改的数据。可以避免脏读
• 可重复读：事务执行过程中读到的数据和事务开启时读到的数据保持一致。可以避免不可重复读，MySQL InnoDB默认隔离级别
• 串行化：对记录加上读写锁，同一时刻只允许一个事务修改数据，安全级别最高但是效率最低。可以避免脏读、不可重复读、幻读

不可重复读的隔离级别已经能够避免大部分的幻读现象，主要依靠两种解决方案：

• 对于快照读，使用MVCC避免幻读

  • 事务执行第一个查询语句后会创建一个read view
  • 通过read view可以在undo log找到事务开始时的数据

• 对于当前读，使用next-key lock解决幻读

  • 假设查询余额大于100的用户数目，Innodb会对满足要求的记录的主键加上一个间隙锁，范围是**（余额大于100的账户的主键，∞]**。
  • 如果要往这个范围内插入数据，就需要生成一个插入意向锁，然后等待next-key lock释放后再插入数据。

为了避免在特殊情况下发生幻读，需要在事务开启后尽快执行select…from update，这样能生成next-key lock避免其他事务插入数据。

四种隔离级别的实现方式：

• 读未提交：不作处理，每次都读取最新数据就行了。
• 读提交：使用read view实现，每次执行一条语句前都会生成一个read view。
• 读已提交：使用read view实现，只在第一次读取数据时生成read view，之后一直使用这个read view查询数据。
• 串行化：加个读写锁避免同时访问数据

MySQL两种开启事务的方式

• begin/start transaction：执行命令后执行了第一条select语句才会开启事务。
• start transaction with consistent snapshot：执行命令后立刻开启事务

Read View在MVCC内的工作方式

Read View包括四个字段：

• creator_trx_id：创建该Read View的事务ID
• m_ids：创建Read View时，当前数据库中启动后还为提交的事务ID列表
• min_trx_id：创建Read View时，当前数据库中活跃但未提交的事务中最小事务的事务ID
• max_trx_id：创建Read View时当前数据库中应该给下一个事务的ID值

聚簇索引中还有两个隐藏列：

• trx_id：如果一个事务修改了某条聚簇索引的记录，就会把该事务的事务ID记录在trx_id
• roll_printer：每次修改某条聚簇索引的记录时会将旧版本的记录存入undo log，roll_pointer就是回滚指针，指向上一个旧版本记录便于回滚数据。

一个事务总是能访问自己的更新记录，除此以外对于其他事务和本事务生成的Read View而言：

• 如果其他事务trx_id < 本事务Read View min_trx_id，则该版本的记录对当前事务可见
• 如果其他事务trx_id > 本事务Read View max_trx_id，则该版本的记录对当前事务不可见
• 如果min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id
  • 如果该记录的trx_id在m_ids列表中，表示生成该版本记录的活跃事务依然未提交，因此该版本记录对本事务而言是不可见的
  • 如果该记录的trx_id不在m_ids列表中，表示生成该版本记录的活跃事务已经提交，因此该版本记录对本事务而言是可见的

这种通过版本链控制并发事务访问同一条记录的行为就是MVCC