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讓我們一起告別 MVCC !

數(shù)據(jù)庫 MySQL
事務(wù)是在 MySQL 引擎層實(shí)現(xiàn)的,我們常見的 InnoDB 引擎是支持事務(wù)的,事務(wù)的四大特性是原子性、一致性、隔離性、持久性,我們這次主要講的是隔離性。

大家好,我是小林。

之前寫過一篇 MySQL 的 MVCC 的工作原理,最近有讀者在網(wǎng)站上學(xué)習(xí)的時候,評論區(qū)指出了一些問題。

而這個知識點(diǎn)很重要,面試太常問了,所以,我就重寫了這篇文章!開車!

正文

這是我的錢包,共有 100 萬元。

今天我心情好,我決定給你的轉(zhuǎn)賬 100 萬,最后的結(jié)果肯定是我的余額變?yōu)?0 元,你的余額多了 100 萬元,是不是想到就很開心?

轉(zhuǎn)賬這一動作在程序里會涉及到一系列的操作,假設(shè)我向你轉(zhuǎn)賬 100 萬的過程是有下面這幾個步驟組成的:

可以看到這個轉(zhuǎn)賬的過程涉及到了兩次修改數(shù)據(jù)庫的操作。

假設(shè)在執(zhí)行第三步驟之后,服務(wù)器忽然掉電了,就會發(fā)生一個蛋疼的事情,我的賬戶扣了 100 萬,但是錢并沒有到你的賬戶上,也就是說這 100 萬消失了!

要解決這個問題,就要保證轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)里的所有數(shù)據(jù)庫的操作是不可分割的,要么全部執(zhí)行成功 ,要么全部失敗,不允許出現(xiàn)中間狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)庫中的「事務(wù)(Transaction)」就能達(dá)到這樣的效果。

我們在轉(zhuǎn)賬操作前先開啟事務(wù),等所有數(shù)據(jù)庫操作執(zhí)行完成后,才提交事務(wù),對于已經(jīng)提交的事務(wù)來說,該事務(wù)對數(shù)據(jù)庫所做的修改將永久生效,如果中途發(fā)生發(fā)生中斷或錯誤,那么該事務(wù)期間對數(shù)據(jù)庫所做的修改將會被回滾到?jīng)]執(zhí)行該事務(wù)之前的狀態(tài)。

事務(wù)有哪些特性?

事務(wù)是由 MySQL 的引擎來實(shí)現(xiàn)的,我們常見的 InnoDB 引擎它是支持事務(wù)的。

不過并不是所有的引擎都能支持事務(wù),比如 MySQL 原生的 MyISAM 引擎就不支持事務(wù),也正是這樣,所以大多數(shù) MySQL 的引擎都是用 InnoDB。

事務(wù)看起來感覺簡單,但是要實(shí)現(xiàn)事務(wù)必須要遵守 4 個特性,分別如下:

  • 原子性(Atomicity):一個事務(wù)中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不會結(jié)束在中間某個環(huán)節(jié),而且事務(wù)在執(zhí)行過程中發(fā)生錯誤,會被回滾到事務(wù)開始前的狀態(tài),就像這個事務(wù)從來沒有執(zhí)行過一樣;
  • 一致性(Consistency):數(shù)據(jù)庫的完整性不會因?yàn)槭聞?wù)的執(zhí)行而受到破壞,比如表中有一個字段為姓名,它有唯一約束,也就是表中姓名不能重復(fù),如果一個事務(wù)對姓名字段進(jìn)行了修改,但是在事務(wù)提交后,表中的姓名變得非唯一性了,這就破壞了事務(wù)的一致性要求,這時數(shù)據(jù)庫就要撤銷該事務(wù),返回初始化的狀態(tài)。
  • 隔離性(Isolation):數(shù)據(jù)庫允許多個并發(fā)事務(wù)同時對其數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫和修改的能力,隔離性可以防止多個事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時由于交叉執(zhí)行而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致。
  • 持久性(Durability):事務(wù)處理結(jié)束后,對數(shù)據(jù)的修改就是永久的,即便系統(tǒng)故障也不會丟失。

InnoDB 引擎通過什么技術(shù)來保證事務(wù)的這四個特性的呢?

  • 持久性是通過 redo log (重做日志)來保證的;
  • 原子性是通過 undo log(回滾日志) 來保證的;
  • 隔離性是通過 MVCC(多版本并發(fā)控制) 或鎖機(jī)制來保證的;
  • 一致性則是通過持久性+原子性+隔離性來保證;

這次將重點(diǎn)介紹事務(wù)的隔離性,這也是面試時最常問的知識的點(diǎn)。

為什么事務(wù)要有隔離性,我們就要知道并發(fā)事務(wù)時會引發(fā)什么問題。

并行事務(wù)會引發(fā)什么問題?

MySQL 服務(wù)端是允許多個客戶端連接的,這意味著 MySQL 會出現(xiàn)同時處理多個事務(wù)的情況。

那么在同時處理多個事務(wù)的時候,就可能出現(xiàn)臟讀(dirty read)、不可重復(fù)讀(non-repeatable read)、幻讀(phantom read)的問題。

接下來,通過舉例子給大家說明,這些問題是如何發(fā)生的。

臟讀

如果一個事務(wù)「讀到」了另一個「未提交事務(wù)修改過的數(shù)據(jù)」,就意味著發(fā)生了「臟讀」現(xiàn)象。

舉個栗子。

假設(shè)有 A 和 B 這兩個事務(wù)同時在處理,事務(wù) A 先開始從數(shù)據(jù)庫中讀取小林的余額數(shù)據(jù),然后再執(zhí)行更新操作,如果此時事務(wù) A 還沒有提交事務(wù),而此時正好事務(wù) B 也從數(shù)據(jù)庫中讀取小林的余額數(shù)據(jù),那么事務(wù) B 讀取到的余額數(shù)據(jù)是剛才事務(wù) A 更新后的數(shù)據(jù),即使沒有提交事務(wù)。

因?yàn)槭聞?wù) A 是還沒提交事務(wù)的,也就是它隨時可能發(fā)生回滾操作,如果在上面這種情況事務(wù) A 發(fā)生了回滾,那么事務(wù) B 剛才得到的數(shù)據(jù)就是過期的數(shù)據(jù),這種現(xiàn)象就被稱為臟讀。

不可重復(fù)讀

在一個事務(wù)內(nèi)多次讀取同一個數(shù)據(jù),如果出現(xiàn)前后兩次讀到的數(shù)據(jù)不一樣的情況,就意味著發(fā)生了「不可重復(fù)讀」現(xiàn)象。

舉個栗子。

假設(shè)有 A 和 B 這兩個事務(wù)同時在處理,事務(wù) A 先開始從數(shù)據(jù)庫中讀取小林的余額數(shù)據(jù),然后繼續(xù)執(zhí)行代碼邏輯處理,在這過程中如果事務(wù) B 更新了這條數(shù)據(jù),并提交了事務(wù),那么當(dāng)事務(wù) A 再次讀取該數(shù)據(jù)時,就會發(fā)現(xiàn)前后兩次讀到的數(shù)據(jù)是不一致的,這種現(xiàn)象就被稱為不可重復(fù)讀。

幻讀

在一個事務(wù)內(nèi)多次查詢某個符合查詢條件的「記錄數(shù)量」,如果出現(xiàn)前后兩次查詢到的記錄數(shù)量不一樣的情況,就意味著發(fā)生了「幻讀」現(xiàn)象。

舉個栗子。

假設(shè)有 A 和 B 這兩個事務(wù)同時在處理,事務(wù) A 先開始從數(shù)據(jù)庫查詢賬戶余額大于 100 萬的記錄,發(fā)現(xiàn)共有 5 條,然后事務(wù) B 也按相同的搜索條件也是查詢出了 5 條記錄。

接下來,事務(wù) A 插入了一條余額超過 100 萬的賬號,并提交了事務(wù),此時數(shù)據(jù)庫超過 100 萬余額的賬號個數(shù)就變?yōu)?6。

然后事務(wù) B 再次查詢賬戶余額大于 100 萬的記錄,此時查詢到的記錄數(shù)量有 6 條,發(fā)現(xiàn)和前一次讀到的記錄數(shù)量不一樣了,就感覺發(fā)生了幻覺一樣,這種現(xiàn)象就被稱為幻讀。

事務(wù)的隔離級別有哪些?

前面我們提到,當(dāng)多個事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時可能會遇到「臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀」的現(xiàn)象,這些現(xiàn)象會對事務(wù)的一致性產(chǎn)生不同程序的影響。

  • 臟讀:讀到其他事務(wù)未提交的數(shù)據(jù);
  • 不可重復(fù)讀:前后讀取的數(shù)據(jù)不一致;
  • 幻讀:前后讀取的記錄數(shù)量不一致。

這三個現(xiàn)象的嚴(yán)重性排序如下:

SQL 標(biāo)準(zhǔn)提出了四種隔離級別來規(guī)避這些現(xiàn)象,隔離級別越高,性能效率就越低,這四個隔離級別如下:

  • 讀未提交(read uncommitted),指一個事務(wù)還沒提交時,它做的變更就能被其他事務(wù)看到;
  • 讀提交(read committed),指一個事務(wù)提交之后,它做的變更才能被其他事務(wù)看到;
  • 可重復(fù)讀(repeatable read),指一個事務(wù)執(zhí)行過程中看到的數(shù)據(jù),一直跟這個事務(wù)啟動時看到的數(shù)據(jù)是一致的,MySQL InnoDB 引擎的默認(rèn)隔離級別;
  • 串行化(serializable );會對記錄加上讀寫鎖,在多個事務(wù)對這條記錄進(jìn)行讀寫操作時,如果發(fā)生了讀寫沖突的時候,后訪問的事務(wù)必須等前一個事務(wù)執(zhí)行完成,才能繼續(xù)執(zhí)行;

按隔離水平高低排序如下:

針對不同的隔離級別,并發(fā)事務(wù)時可能發(fā)生的現(xiàn)象也會不同。

也就是說:

  • 在「讀未提交」隔離級別下,可能發(fā)生臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀現(xiàn)象;
  • 在「讀提交」隔離級別下,可能發(fā)生不可重復(fù)讀和幻讀現(xiàn)象,但是不可能發(fā)生臟讀現(xiàn)象;
  • 在「可重復(fù)讀」隔離級別下,可能發(fā)生幻讀現(xiàn)象,但是不可能臟讀和不可重復(fù)讀現(xiàn)象;
  • 在「串行化」隔離級別下,臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀現(xiàn)象都不可能會發(fā)生。

所以,要解決臟讀現(xiàn)象,就要升級到「讀提交」以上的隔離級別;要解決不可重復(fù)讀現(xiàn)象,就要升級到「可重復(fù)讀」的隔離級別。

不過,要解決幻讀現(xiàn)象不建議將隔離級別升級到「串行化」,因?yàn)檫@樣會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫在并發(fā)事務(wù)時性能很差。

InnoDB 引擎的默認(rèn)隔離級別雖然是「可重復(fù)讀」,但是它通過next-key lock 鎖(行鎖和間隙鎖的組合)來鎖住記錄之間的“間隙”和記錄本身,防止其他事務(wù)在這個記錄之間插入新的記錄,這樣就避免了幻讀現(xiàn)象。

接下里,舉個具體的例子來說明這四種隔離級別,有一張賬戶余額表,里面有一條記錄:

然后有兩個并發(fā)的事務(wù),事務(wù) A 只負(fù)責(zé)查詢余額,事務(wù) B 則會將我的余額改成 200 萬,下面是按照時間順序執(zhí)行兩個事務(wù)的行為:

在不同隔離級別下,事務(wù) A 執(zhí)行過程中查詢到的余額可能會不同:

  • 在「讀未提交」隔離級別下,事務(wù) B 修改余額后,雖然沒有提交事務(wù),但是此時的余額已經(jīng)可以被事務(wù) A 看見了,于是事務(wù) A 中余額 V1 查詢的值是 200 萬,余額 V2、V3 自然也是 200 萬了;
  • 在「讀提交」隔離級別下,事務(wù) B 修改余額后,因?yàn)闆]有提交事務(wù),所以事務(wù) A 中余額 V1 的值還是 100 萬,等事務(wù) B 提交完后,最新的余額數(shù)據(jù)才能被事務(wù) A 看見,因此額 V2、V3 都是 200 萬;
  • 在「可重復(fù)讀」隔離級別下,事務(wù) A 只能看見啟動事務(wù)時的數(shù)據(jù),所以余額 V1、余額 V2 的值都是 100 萬,當(dāng)事務(wù) A 提交事務(wù)后,就能看見最新的余額數(shù)據(jù)了,所以余額 V3 的值是 200 萬;
  • 在「串行化」隔離級別下,事務(wù) B 在執(zhí)行將余額 100 萬修改為 200 萬時,由于此前事務(wù) A 執(zhí)行了讀操作,這樣就發(fā)生了讀寫沖突,于是就會被鎖住,直到事務(wù) A 提交后,事務(wù) B 才可以繼續(xù)執(zhí)行,所以從 A 的角度看,余額 V1、V2 的值是 100 萬,余額 V3 的值是 200萬。

這四種隔離級別具體是如何實(shí)現(xiàn)的呢?

  • 對于「讀未提交」隔離級別的事務(wù)來說,因?yàn)榭梢宰x到未提交事務(wù)修改的數(shù)據(jù),所以直接讀取最新的數(shù)據(jù)就好了;
  • 對于「串行化」隔離級別的事務(wù)來說,通過加讀寫鎖的方式來避免并行訪問;
  • 對于「讀提交」和「可重復(fù)讀」隔離級別的事務(wù)來說,它們是通過 Read View 來實(shí)現(xiàn)的,它們的區(qū)別在于創(chuàng)建 Read View 的時機(jī)不同,大家可以把 Read View 理解成一個數(shù)據(jù)快照,就像相機(jī)拍照那樣,定格某一時刻的風(fēng)景。「讀提交」隔離級別是在「每個語句執(zhí)行前」都會重新生成一個 Read View,而「可重復(fù)讀」隔離級別是「啟動事務(wù)時」生成一個 Read View,然后整個事務(wù)期間都在用這個 Read View。

注意,執(zhí)行「開始事務(wù)」命令,并不意味著啟動了事務(wù)。在 MySQL 有兩種開啟事務(wù)的命令,分別是:

  • 第一種:begin/start transaction 命令;
  • 第二種:start transaction with consistent snapshot 命令;

這兩種開啟事務(wù)的命令,事務(wù)的啟動時機(jī)是不同的:

  • 執(zhí)行了 begin/start transaction 命令后,并不代表事務(wù)啟動了。只有在執(zhí)行這個命令后,執(zhí)行了增刪查改操作的 SQL 語句,才是事務(wù)真正啟動的時機(jī);
  • 執(zhí)行了 start transaction with consistent snapshot 命令,就會馬上啟動事務(wù)。

接下來詳細(xì)說下,Read View 在 MVCC 里如何工作的?

Read View 在 MVCC 里如何工作的?

我們需要了解兩個知識:

  • Read View 中四個字段作用;
  • 聚簇索引記錄中兩個跟事務(wù)有關(guān)的隱藏列;

那 Read View 到底是個什么東西?

Read View 有四個重要的字段:

  • m_ids :指的是在創(chuàng)建 Read View 時,當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中「活躍事務(wù)」的事務(wù) id 列表,注意是一個列表,“活躍事務(wù)”指的就是,啟動了但還沒提交的事務(wù)。
  • min_trx_id :指的是在創(chuàng)建 Read View 時,當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中「活躍事務(wù)」中事務(wù) id 最小的事務(wù),也就是 m_ids 的最小值。
  • max_trx_id :這個并不是 m_ids 的最大值,而是創(chuàng)建 Read View 時當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中應(yīng)該給下一個事務(wù)的 id 值,也就是「活躍事務(wù)」中事務(wù) id 最大值 + 1;
  • creator_trx_id :指的是創(chuàng)建該 Read View 的事務(wù)的事務(wù) id。

知道了 Read View 的字段,我們還需要了解聚簇索引記錄中的兩個隱藏列。

假設(shè)在賬戶余額表插入一條小林余額為 100 萬的記錄,然后我把這兩個隱藏列也畫出來,該記錄的整個示意圖如下:

對于使用 InnoDB 存儲引擎的數(shù)據(jù)庫表,它的聚簇索引記錄中都包含下面兩個隱藏列:

  • trx_id,當(dāng)一個事務(wù)對某條聚簇索引記錄進(jìn)行改動時,就會把該事務(wù)的事務(wù) id 記錄在 trx_id 隱藏列里;
  • roll_pointer,每次對某條聚簇索引記錄進(jìn)行改動時,都會把舊版本的記錄寫入到 undo 日志中,然后這個隱藏列是個指針,指向每一個舊版本記錄,于是就可以通過它找到修改前的記錄。

在創(chuàng)建 Read View 后,我們可以將記錄中的 trx_id 劃分這三種情況:

一個事務(wù)去訪問記錄的時候,除了自己的更新記錄總是可見之外,還有這幾種情況:

  • 如果記錄的 trx_id 值小于 Read View 中的 min_trx_id 值,表示這個版本的記錄是在創(chuàng)建 Read View 前已經(jīng)提交的事務(wù)生成的,所以該版本的記錄對當(dāng)前事務(wù)可見。
  • 如果記錄的 trx_id 值大于等于 Read View 中的 max_trx_id 值,表示這個版本的記錄是在創(chuàng)建 Read View 后才啟動的事務(wù)生成的,所以該版本的記錄對當(dāng)前事務(wù)不可見。
  • 如果記錄的 trx_id 值在 Read View 的 min_trx_id 和 max_trx_id 之間,需要判斷 trx_id 是否在 m_ids 列表中:

如果記錄的 trx_id 在 m_ids 列表中,表示生成該版本記錄的活躍事務(wù)依然活躍著(還沒提交事務(wù)),所以該版本的記錄對當(dāng)前事務(wù)不可見。

如果記錄的 trx_id 不在 m_ids 列表中,表示生成該版本記錄的活躍事務(wù)已經(jīng)被提交,所以該版本的記錄對當(dāng)前事務(wù)可見。

這種通過「版本鏈」來控制并發(fā)事務(wù)訪問同一個記錄時的行為就叫 MVCC(多版本并發(fā)控制)。

可重復(fù)讀是如何工作的?

可重復(fù)讀隔離級別是啟動事務(wù)時生成一個 Read View,然后整個事務(wù)期間都在用這個 Read View。

假設(shè)事務(wù) A (事務(wù) id 為51)啟動后,緊接著事務(wù) B (事務(wù) id 為52)也啟動了,那這兩個事務(wù)創(chuàng)建的 Read View 如下:

事務(wù) A 和 事務(wù) B 的 Read View 具體內(nèi)容如下:

  • 在事務(wù) A 的 Read View 中,它的事務(wù) id 是 51,由于它是第一個啟動的事務(wù),所以此時活躍事務(wù)的事務(wù) id 列表就只有 51,活躍事務(wù)的事務(wù) id 列表中最小的事務(wù) id 是事務(wù) A 本身,下一個事務(wù) id 則是 52。
  • 在事務(wù) B 的 Read View 中,它的事務(wù) id 是 52,由于事務(wù) A 是活躍的,所以此時活躍事務(wù)的事務(wù) id 列表是 51 和 52,活躍的事務(wù) id 中最小的事務(wù) id 是事務(wù) A,下一個事務(wù) id 應(yīng)該是 53。

接著,在可重復(fù)讀隔離級別下,事務(wù) A 和事務(wù) B 按順序執(zhí)行了以下操作:

  • 事務(wù) B 讀取小林的賬戶余額記錄,讀到余額是 100 萬;
  • 事務(wù) A 將小林的賬戶余額記錄修改成 200 萬,并沒有提交事務(wù);
  • 事務(wù) B 讀取小林的賬戶余額記錄,讀到余額還是 100 萬;
  • 事務(wù) A 提交事務(wù);
  • 事務(wù) B 讀取小林的賬戶余額記錄,讀到余額依然還是 100 萬;

接下來,跟大家具體分析下。

事務(wù) B 第一次讀小林的賬戶余額記錄,在找到記錄后,它會先看這條記錄的 trx_id,此時發(fā)現(xiàn) trx_id 為 50,比事務(wù) B 的 Read View 中的 min_trx_id 值(51)還小,這意味著修改這條記錄的事務(wù)早就在事務(wù) B 啟動前提交過了,所以該版本的記錄對事務(wù) B 可見的,也就是事務(wù) B 可以獲取到這條記錄。

接著,事務(wù) A 通過 update 語句將這條記錄修改了(還未提交事務(wù)),將小林的余額改成 200 萬,這時 MySQL 會記錄相應(yīng)的 undo log,并以鏈表的方式串聯(lián)起來,形成版本鏈,如下圖:

你可以在上圖的「記錄的字段」看到,由于事務(wù) A 修改了該記錄,以前的記錄就變成舊版本記錄了,于是最新記錄和舊版本記錄通過鏈表的方式串起來,而且最新記錄的 trx_id 是事務(wù) A 的事務(wù) id(trx_id = 51)。

然后事務(wù) B 第二次去讀取該記錄,發(fā)現(xiàn)這條記錄的 trx_id 值為 51,在事務(wù) B 的 Read View 的 min_trx_id 和 max_trx_id 之間,則需要判斷 trx_id 值是否在 m_ids 范圍內(nèi),判斷的結(jié)果是在的,那么說明這條記錄是被還未提交的事務(wù)修改的,這時事務(wù) B 并不會讀取這個版本的記錄。而是沿著 undo log 鏈條往下找舊版本的記錄,直到找到 trx_id 「小于」事務(wù) B 的 Read View 中的 min_trx_id 值的第一條記錄,所以事務(wù) B 能讀取到的是 trx_id 為 50 的記錄,也就是小林余額是 100 萬的這條記錄。

最后,當(dāng)事物 A 提交事務(wù)后,由于隔離級別時「可重復(fù)讀」,所以事務(wù) B 再次讀區(qū)記錄時,還是基于啟動事務(wù)時創(chuàng)建的 Read View 來判斷當(dāng)前版本的記錄是否可見。所以,即使事物 A 將小林余額修改為 200 萬并提交了事務(wù), 事務(wù) B 第三次讀取記錄時,讀到的記錄都是小林余額是 100 萬的這條記錄。

就是通過這樣的方式實(shí)現(xiàn)了,「可重復(fù)讀」隔離級別下在事務(wù)期間讀到的記錄都是事務(wù)啟動前的記錄。

讀提交是如何工作的?

讀提交隔離級別是在每次讀取數(shù)據(jù)時,都會生成一個新的 Read View。

也意味著,事務(wù)期間的多次讀取同一條數(shù)據(jù),前后兩次讀的數(shù)據(jù)可能會出現(xiàn)不一致,因?yàn)榭赡苓@期間另外一個事務(wù)修改了該記錄,并提交了事務(wù)。

那讀提交隔離級別是怎么工作呢?我們還是以前面的例子來聊聊。

假設(shè)事務(wù) A (事務(wù) id 為51)啟動后,緊接著事務(wù) B (事務(wù) id 為52)也啟動了,接著按順序執(zhí)行了以下操作:

  • 事務(wù) B 讀取數(shù)據(jù)(創(chuàng)建 Read View),小林的賬戶余額為 100 萬;
  • 事務(wù) A 修改數(shù)據(jù)(還沒提交事務(wù)),將小林的賬戶余額從 100 萬修改成了 200 萬;
  • 事務(wù) B 讀取數(shù)據(jù)(創(chuàng)建 Read View),小林的賬戶余額為 100 萬;
  • 事務(wù) A 提交事務(wù);
  • 事務(wù) B 讀取數(shù)據(jù)(創(chuàng)建 Read View),小林的賬戶余額為 200 萬;

那具體怎么做到的呢?我們重點(diǎn)看事務(wù) B 每次讀取數(shù)據(jù)時創(chuàng)建的 Read View。前兩次 事務(wù) B 讀取數(shù)據(jù)時創(chuàng)建的 Read View 如下圖:

我們來分析下為什么事務(wù) B 第二次讀數(shù)據(jù)時,讀不到事務(wù) A (還未提交事務(wù))修改的數(shù)據(jù)?

事務(wù) B 在找到小林這條記錄時,會看這條記錄的 trx_id 是 51,在事務(wù) B 的 Read View 的 min_trx_id 和 max_trx_id 之間,接下來需要判斷 trx_id 值是否在 m_ids 范圍內(nèi),判斷的結(jié)果是在的,那么說明這條記錄是被還未提交的事務(wù)修改的,這時事務(wù) B 并不會讀取這個版本的記錄。而是,沿著 undo log 鏈條往下找舊版本的記錄,直到找到 trx_id 「小于」事務(wù) B 的 Read View 中的 min_trx_id 值的第一條記錄,所以事務(wù) B 能讀取到的是 trx_id 為 50 的記錄,也就是小林余額是 100 萬的這條記錄。

我們來分析下為什么事務(wù) A 提交后,事務(wù) B 就可以讀到事務(wù) A 修改的數(shù)據(jù)?

在事務(wù) A 提交后,由于隔離級別是「讀提交」,所以事務(wù) B 在每次讀數(shù)據(jù)的時候,會重新創(chuàng)建 Read View,此時事務(wù) B 第三次讀取數(shù)據(jù)時創(chuàng)建的 Read View 如下:

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事務(wù) B 在找到小林這條記錄時,會發(fā)現(xiàn)這條記錄的 trx_id 是 51,比事務(wù) B 的 Read View 中的 min_trx_id 值(52)還小,這意味著修改這條記錄的事務(wù)早就在創(chuàng)建 Read View 前提交過了,所以該版本的記錄對事務(wù) B 是可見的。

正是因?yàn)樵谧x提交隔離級別下,事務(wù)每次讀數(shù)據(jù)時都重新創(chuàng)建 Read View,那么在事務(wù)期間的多次讀取同一條數(shù)據(jù),前后兩次讀的數(shù)據(jù)可能會出現(xiàn)不一致,因?yàn)榭赡苓@期間另外一個事務(wù)修改了該記錄,并提交了事務(wù)。

總結(jié)

事務(wù)是在 MySQL 引擎層實(shí)現(xiàn)的,我們常見的 InnoDB 引擎是支持事務(wù)的,事務(wù)的四大特性是原子性、一致性、隔離性、持久性,我們這次主要講的是隔離性。

當(dāng)多個事務(wù)并發(fā)執(zhí)行的時候,會引發(fā)臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀這些問題,那為了避免這些問題,SQL 提出了四種隔離級別,分別是讀未提交、讀已提交、可重復(fù)讀、串行化,從左往右隔離級別順序遞增,隔離級別越高,意味著性能越差,InnoDB 引擎的默認(rèn)隔離級別是可重復(fù)讀。

要解決臟讀現(xiàn)象,就要將隔離級別升級到讀已提交以上的隔離級別,要解決不可重復(fù)讀現(xiàn)象,就要將隔離級別升級到可重復(fù)讀以上的隔離級別。

而對于幻讀現(xiàn)象,不建議將隔離級別升級為串行化,因?yàn)檫@會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫并發(fā)時性能很差。InnoDB 引擎的默認(rèn)隔離級別雖然是「可重復(fù)讀」,但是它通過 next-key lock 鎖(行鎖+間隙鎖的組合)來鎖住記錄之間的“間隙”和記錄本身,防止其他事務(wù)在這個記錄之間插入新的記錄,這樣就避免了幻讀現(xiàn)象。

  • 對于「讀提交」和「可重復(fù)讀」隔離級別的事務(wù)來說,它們是通過 **Read View **來實(shí)現(xiàn)的,它們的區(qū)別在于創(chuàng)建 Read View 的時機(jī)不同:
  • 「讀提交」隔離級別是在每個 select 都會生成一個新的 Read View,也意味著,事務(wù)期間的多次讀取同一條數(shù)據(jù),前后兩次讀的數(shù)據(jù)可能會出現(xiàn)不一致,因?yàn)榭赡苓@期間另外一個事務(wù)修改了該記錄,并提交了事務(wù)。

「可重復(fù)讀」隔離級別是啟動事務(wù)時生成一個 Read View,然后整個事務(wù)期間都在用這個 Read View,這樣就保證了在事務(wù)期間讀到的數(shù)據(jù)都是事務(wù)啟動前的記錄。

這兩個隔離級別實(shí)現(xiàn)是通過「事務(wù)的 Read View 里的字段」和「記錄中的兩個隱藏列」的比對,來控制并發(fā)事務(wù)訪問同一個記錄時的行為,這就叫 MVCC(多版本并發(fā)控制)。

在可重復(fù)讀隔離級別中,普通的 select 語句就是基于 MVCC 實(shí)現(xiàn)的快照讀,也就是不會加鎖的。而 select .. for update 語句就不是快照讀了,而是當(dāng)前讀了,也就是每次讀都是拿到最新版本的數(shù)據(jù),但是它會對讀到的記錄加上 next-key lock 鎖。

責(zé)任編輯:武曉燕 來源: 小林coding
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