?數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)一直以來(lái)是數(shù)據(jù)庫(kù)最核心的基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉事務(wù)知識(shí)是深入學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)的前提；同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)也是互聯(lián)網(wǎng)面試最最最常問(wèn)的知識(shí)之一。

本文我們將從以下幾個(gè)角度深入分析：

• 事務(wù)的四大特性
• 數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)環(huán)境下的一致性問(wèn)題
• 數(shù)據(jù)庫(kù)的隔離級(jí)別分別所解決的一致性問(wèn)題。

話不多說(shuō)，小伙伴們，上車吧！

事務(wù)

什么是事務(wù)？

事務(wù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)里面非常重要的術(shù)語(yǔ)。它可以由一行簡(jiǎn)單的SQL來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由一組復(fù)雜的SQL來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于MySQL來(lái)說(shuō)，有兩種事務(wù)實(shí)現(xiàn)方式，一種是顯式事務(wù)，另一種則是隱式事務(wù)。顯式事務(wù)需要我們自己手動(dòng)使用begin或start transaction開啟事務(wù)，執(zhí)行完中間的SQL語(yǔ)句后使用commit提交事務(wù)，即手動(dòng)提交。

InnoDB默認(rèn)為隱式事務(wù)，即自動(dòng)提交，每一行insert、update、delete的SQL語(yǔ)句操作都默認(rèn)為一個(gè)獨(dú)立的事務(wù)。如果想關(guān)閉自動(dòng)提交，可以set autocommit = 0來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，事務(wù)其實(shí)就是一系列邏輯操作，為了保證這一系列邏輯操作能夠被準(zhǔn)確、統(tǒng)一、安全地執(zhí)行，就需要通過(guò)規(guī)范和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)事務(wù)，讓事務(wù)具備特性。

事務(wù)有什么特性？

1. 原子性(Atomicity)

一個(gè)事務(wù)被視為不可分割的最小單元，一個(gè)事務(wù)的所有操作要么全部提交成功，要么全部失敗回滾。當(dāng)你為一組行為開啟事務(wù)時(shí)，這組行為的全部操作要么同時(shí)成功，要么同時(shí)失敗，不存在某一步行為成功執(zhí)行而另一步執(zhí)行失敗的場(chǎng)景。一旦某個(gè)行為操作失敗，那么這組行為里包括執(zhí)行成功和執(zhí)行失敗的會(huì)全部回滾，就像什么事都沒(méi)發(fā)生過(guò)一樣。

2. 隔離性(Isolation)

一個(gè)事務(wù)所做的修改在最終提交以前，對(duì)其它事務(wù)是不可見的。

3. 一致性(Consistency)

數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)在事務(wù)執(zhí)行前后都保持一致性狀態(tài)。在一致性狀態(tài)下，所有事務(wù)對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)的讀取結(jié)果都是相同的。不能存在同一個(gè)事務(wù)對(duì)某一組數(shù)據(jù)前后兩次讀取的內(nèi)容不一致的場(chǎng)景。

4. 持久性(Durability)

一旦事務(wù)提交，則其所做的修改將會(huì)永遠(yuǎn)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。即使系統(tǒng)發(fā)生崩潰，事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果也不能丟失。

對(duì)于一個(gè)事務(wù)，想要實(shí)現(xiàn)它必須遵循以上ACID四個(gè)特性，也就是這四個(gè)特性必須全部得到滿足才可以稱之為一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)“事務(wù)”。

那么InnoDB如何去實(shí)現(xiàn)這四個(gè)特性呢？不同的特性其實(shí)有不同的實(shí)現(xiàn)方式：

并發(fā)一致性問(wèn)題

什么是數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)一致性問(wèn)題？

并發(fā)一致性問(wèn)題，指的是在并發(fā)環(huán)境下，因?yàn)槭聞?wù)的隔離性很難保證，所以會(huì)出現(xiàn)很多并發(fā)問(wèn)題。

數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)一致性問(wèn)題一共有三種，分別是：

1. 臟讀(Dirty Read)

指的是事務(wù)A讀取到了事務(wù)B已經(jīng)修改但是還未提交的數(shù)據(jù)。

假設(shè)A和B同時(shí)讀取一個(gè)數(shù)據(jù)，事務(wù)A讀取到這個(gè)數(shù)據(jù)的值為10，隨后將其值修改為20，按道理，事務(wù)A對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)的修改在事務(wù)未提交之前是不會(huì)被其他事務(wù)看到的，但是由于數(shù)據(jù)庫(kù)的隔離性未能保證，此時(shí)事務(wù)B也去讀取這個(gè)數(shù)據(jù)的值，就會(huì)直接讀取到事務(wù)A修改完之后的值20，那么此時(shí)如果事務(wù)A進(jìn)行了數(shù)據(jù)的回滾，不提交了。那么事務(wù)B最終讀取到的就是一個(gè)過(guò)期的值20。

這種情況就稱為臟讀。

2. 不可重復(fù)讀(Nnrepeatable Read)

指的是在一個(gè)事務(wù)里面兩次讀取到的內(nèi)容不一樣。

事務(wù)B讀取到某個(gè)數(shù)據(jù)S的值為10，隨后事務(wù)A將S的值修改為20。如果B再次讀取這個(gè)數(shù)據(jù)，讀取到的值就變?yōu)?0。此時(shí)讀取的結(jié)果和第一次讀取的結(jié)果不同，這就是不可重復(fù)讀。按道理，事務(wù)B都還沒(méi)有提交，所讀取到的數(shù)據(jù)應(yīng)該是對(duì)別的事務(wù)不可見的，換句話來(lái)說(shuō)應(yīng)該是安全的。但是由于并發(fā)環(huán)境下事務(wù)的隔離型未能滿足，多個(gè)事務(wù)在某一個(gè)相同時(shí)刻對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，就會(huì)出現(xiàn)這樣的并發(fā)沖突問(wèn)題。

3. 幻讀(Phantom Read)

指的是在一個(gè)事務(wù)內(nèi)查詢某個(gè)數(shù)據(jù)范圍的數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)了兩次查詢的結(jié)果不一樣，就稱為“幻讀”。

事務(wù)A根據(jù)條件查詢到某個(gè)范圍的數(shù)據(jù)[10,20,30,40.50]，此時(shí)B在這個(gè)符合條件的范圍內(nèi)插入新的數(shù)據(jù)，A再次讀取這個(gè)范圍的數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)該范圍多出了一條數(shù)據(jù)60，此時(shí)就發(fā)生了“幻讀”現(xiàn)象?；米x現(xiàn)象發(fā)生的本質(zhì)，也是由于事務(wù)的隔離型未能保證導(dǎo)致的。

所以，MySQL如何解決并發(fā)一致性問(wèn)題？

首先強(qiáng)調(diào)一下，MySQL并不等于InnoDB。

InnoDB是MySQL5.5版本之后默認(rèn)使用的存儲(chǔ)引擎。InnoDB使用MVCC可以解決臟讀和不可重復(fù)讀問(wèn)題。但是，MVCC并不是唯一可以解決并發(fā)一致性問(wèn)題的措施。MVCC本質(zhì)上是一種樂(lè)觀鎖，通過(guò)比較不同事務(wù)的版本號(hào)的方式來(lái)解決問(wèn)題。可以使用樂(lè)觀鎖，那么一樣也可以使用悲觀鎖。MySQL的其他存儲(chǔ)引擎比如Myisam甚至無(wú)法使用事務(wù)，所以它一般用鎖來(lái)解決并發(fā)一致性問(wèn)題。

在這里，我先不贅述InnoDB的MVCC和MySQL各種各樣的鎖，我們放到之后的文章來(lái)講。本篇文章主要強(qiáng)調(diào)事務(wù)本身。

隔離級(jí)別

什么是數(shù)據(jù)庫(kù)的隔離級(jí)別？

指的是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)中的安全級(jí)別。從對(duì)ACID的實(shí)現(xiàn)程度上分為四個(gè)隔離級(jí)別。隔離級(jí)別越高的數(shù)據(jù)庫(kù)越安全，能解決的并發(fā)一致性問(wèn)題也就越多。

那么數(shù)據(jù)庫(kù)有幾種隔離級(jí)別呢？

1. 未提交讀(Read Uncommitted)

事務(wù)中的修改，即使沒(méi)有提交，對(duì)其它事務(wù)也是可見的。該隔離級(jí)別會(huì)發(fā)生臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀。所以是最差的一個(gè)隔離級(jí)別。

2. 提交讀(Read Committed)

一個(gè)事務(wù)只能讀取已經(jīng)提交的事務(wù)所做的修改。換句話說(shuō)，一個(gè)事務(wù)所做的修改在提交之前對(duì)其它事務(wù)是不可見的，所以該隔離級(jí)別解決了臟讀問(wèn)題，也就是說(shuō)，當(dāng)你的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)到了提交讀這個(gè)隔離級(jí)別時(shí)，臟讀現(xiàn)象就不會(huì)再發(fā)生。

3. 可重復(fù)讀(Repeatable Read)

保證在同一個(gè)事務(wù)中多次讀取同一數(shù)據(jù)的結(jié)果是一樣的。這是第三個(gè)隔離級(jí)別，也是InnoDB默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的隔離級(jí)別。

當(dāng)你的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)到了提交讀這個(gè)隔離級(jí)別時(shí)，臟讀和不可重復(fù)讀現(xiàn)象就都不會(huì)再發(fā)生。

4. 可串行化(Serializable)

強(qiáng)制事務(wù)串行執(zhí)行，這樣多個(gè)事務(wù)互不干擾，自然而然就不會(huì)出現(xiàn)并發(fā)一致性問(wèn)題。

該隔離級(jí)別需要加鎖實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橐褂眉渔i機(jī)制保證同一時(shí)間只有一個(gè)事務(wù)執(zhí)行。

因?yàn)榭纱谢谴袌?zhí)行，所以不會(huì)有并發(fā)問(wèn)題。這也是最安全的，第四個(gè)隔離級(jí)別。

總結(jié)一下：

• 讀未提交就是一種最差的數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別， 說(shuō)明你這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)在多事務(wù)的時(shí)候非常不安全；
• 提交讀能解決臟讀問(wèn)題；
• 可重復(fù)讀能解決不可重復(fù)讀和臟讀問(wèn)題；
• 串行化能解決臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀問(wèn)題。

為什么InnoDB不默認(rèn)實(shí)現(xiàn)可串行化？

數(shù)據(jù)庫(kù)提出了這四種隔離級(jí)別分別來(lái)解決不同的并發(fā)一致性問(wèn)題。

但是，難道隔離級(jí)別越高就越好嗎？對(duì)于各大編程語(yǔ)言，不僅僅要考慮“安全”，還要考慮“性能”，對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)一樣如此。

隔離級(jí)別越高，就代表著越安全，但是同時(shí)性能效率也就越低。你想想，當(dāng)你的數(shù)據(jù)庫(kù)做到了串行化，就意味沒(méi)有并發(fā)問(wèn)題產(chǎn)生。但是此時(shí)你讀取的數(shù)據(jù)身上掛著一把鎖，一個(gè)數(shù)據(jù)同一時(shí)刻只能被一個(gè)事務(wù)訪問(wèn)，那么剩下的事務(wù)獲取不到就只能排隊(duì)。實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中往往都是在并發(fā)環(huán)境中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，業(yè)務(wù)高峰的時(shí)候甚至?xí)袔兹f(wàn)、幾十萬(wàn)個(gè)事務(wù)同時(shí)存在，所以串行化往往得不到業(yè)務(wù)上的滿足。這就需要在“安全”和“性能”之間做一個(gè)衡量，于是MySQL的InnoDB存儲(chǔ)引擎默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的隔離級(jí)別為“可重復(fù)讀”，而非可串行化。

總結(jié)

事務(wù)本質(zhì)上就是一系列邏輯操作，不同數(shù)據(jù)庫(kù)、不同存儲(chǔ)引擎對(duì)事務(wù)的支持強(qiáng)度都是不一樣的。比如Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)InnoDB引擎天然支持事務(wù)，而Myisam引擎則不支持事務(wù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)只有滿足了ACID四大特性，才能安全的被我們執(zhí)行。如果是在某一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)事務(wù)在操作，那么就不會(huì)出現(xiàn)并發(fā)一致性問(wèn)題，那么ACID就很容易滿足。因?yàn)楦綦x性是可以滿足的，我們只要滿足了原子性，就可以滿足一致性。

但是在多事務(wù)的并發(fā)環(huán)境下，由于事務(wù)的隔離性很難滿足，就會(huì)產(chǎn)生臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀的并發(fā)一致性問(wèn)題。為了解決這些并發(fā)一致性問(wèn)題，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)規(guī)范了四個(gè)隔離級(jí)別：未提交讀、提交讀、可重復(fù)讀、可串行化。

隔離級(jí)別越高，并發(fā)環(huán)境下數(shù)據(jù)庫(kù)越安全，但是性能也越低。所以為了權(quán)衡安全和性能，InnoDB默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的隔離級(jí)別是“可重復(fù)讀”。

那么如何實(shí)現(xiàn)可重復(fù)讀呢？可以使用鎖，也可以使用MVCC。?