本篇文章帶大家聊聊MySQL中的事務(wù)特性，介紹一下多版本并發(fā)控制MVCC實(shí)現(xiàn)原理，希望對(duì)大家有所幫助！

一、概念

事務(wù) 一般指的是邏輯上的一組操作，或者作為單個(gè)邏輯單元執(zhí)行的一系列操作，一個(gè)事務(wù)中的所有操作會(huì)被封裝成一個(gè)不可分割的執(zhí)行單元，這個(gè)單元的所有操作要么全部執(zhí)行成功，要么全部執(zhí)行失敗，只要其中任意一個(gè)操作執(zhí)行失敗，整個(gè)事務(wù)就會(huì)執(zhí)行回滾操作。

二、事務(wù)的特性以及類型介紹

2.1 事務(wù)特性

原子性（atomicity）

事務(wù)的原子性指的是構(gòu)成事務(wù)的所有操作要么全部執(zhí)行成功，要么全部執(zhí)行是失敗。

一致性（consistency）

事務(wù)的一致性指的是事務(wù)執(zhí)行之前和執(zhí)行之后，數(shù)據(jù)始終處于一致的狀態(tài)。

隔離性（isolation）

事務(wù)的隔離性指的是并發(fā)執(zhí)行的兩個(gè)事務(wù)之間互不干擾，也就是說，一個(gè)事務(wù)執(zhí)行的過程中是無法看到其他事務(wù)運(yùn)行過程的中間狀態(tài)的。

?‍注意：MySQL是通過鎖個(gè)MVCC機(jī)制來保證事務(wù)的隔離性。

持久性（duration）

事務(wù)的持久性指的是一旦事務(wù)被提交后，此事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的更改操作會(huì)被持久化到數(shù)據(jù)庫中，并且不會(huì)被回滾。

2.2 兩種事務(wù)類型介紹

• 本地事務(wù)
• 分布式事務(wù)

本地事務(wù)

通常基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫控制的事務(wù)可以稱作為傳統(tǒng)事務(wù)或者本地事務(wù)。

本地事務(wù)的執(zhí)行流程

• 客戶端開始事務(wù)操作之前，需要開啟一個(gè)連接回話；

• 開始回話之后，客戶端發(fā)起開啟事務(wù)的指令；

• 事務(wù)開始后，客戶端發(fā)送各種SQL語句處理數(shù)據(jù)；

• 正常情況下，客戶端會(huì)發(fā)起提交事務(wù)的指令，如果發(fā)生異常情況，客戶端會(huì)發(fā)起回滾事務(wù)命令；

• 上述流程完成后，關(guān)閉會(huì)話。

✔本地事務(wù)是有資源管理器在本地進(jìn)行管理的。

本地事務(wù)的缺點(diǎn)在于：

• 不具備分布式事務(wù)的處理能力
• 一次事務(wù)過程只能連接一個(gè)支持事務(wù)的數(shù)據(jù)庫，既不能用于多個(gè)事務(wù)性數(shù)據(jù)庫。

三、并發(fā)事務(wù)會(huì)帶來的哪些問題?

更新丟失（臟寫）

當(dāng)兩個(gè)會(huì)在兩個(gè)以上的事務(wù)同時(shí)操作同一行數(shù)據(jù)，并給予最初選定的值更新該行數(shù)據(jù)時(shí)，視為事務(wù)之間是無法感知彼此的存在的，所以會(huì)出現(xiàn)最后的更新操作會(huì)覆蓋之前其他事務(wù)完成的更新操作。

舉個(gè)例子：

張三的賬戶為100元，當(dāng)前有兩個(gè)事務(wù)：事務(wù)1和事務(wù)2，事務(wù)1是將張三賬戶余額增加100元，事務(wù)2是將張三余額增加200，起初事務(wù)1和事務(wù)2同時(shí)讀到張三的賬戶余額都是100元，然后事務(wù)1和事務(wù)2分別更新張三月，假設(shè)事務(wù)1先于事務(wù)2提交，但是最近兩個(gè)事務(wù)都提交后張三的余額為300元（正常情況應(yīng)該是400元），也就是說：后提交的事務(wù)2覆蓋了事務(wù)1的更新操作，這就是所謂的更新丟失，更新丟失（臟寫）本質(zhì)上是寫操作的沖突，然而解決臟寫的方式是讓每個(gè)事務(wù)串行方式執(zhí)行，保證事務(wù)按照一定的順序執(zhí)行寫操作。

臟讀

一個(gè)事務(wù)讀取到另一個(gè)事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)。比如：事務(wù)1正在對(duì)張三的余額增加100元，在這個(gè)事務(wù)沒提交之前，另一個(gè)事務(wù)2讀取了正在修改的這條數(shù)據(jù)，如果沒有事務(wù)的控制下，第二條事務(wù)就會(huì)讀取到?jīng)]有被提交的臟數(shù)據(jù)，并且對(duì)臟數(shù)據(jù)叢下一步的處理，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生未提交數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系，通常這種現(xiàn)象被稱為 臟讀，也就是說：臟讀是一個(gè)事務(wù)讀取了另一個(gè)事務(wù)沒提交的數(shù)據(jù)。

?臟讀本質(zhì)上是讀寫操作的沖突，解決方法是先寫后讀，也就是寫完之后再讀。

不可重復(fù)讀

一個(gè)事務(wù)讀取了某些數(shù)據(jù)，在一段時(shí)間后，這個(gè)事務(wù)再次讀取之前讀過的數(shù)據(jù)，此時(shí)發(fā)現(xiàn)讀取的數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，或者其中某些數(shù)據(jù)記錄已經(jīng)被刪除，這種現(xiàn)象被稱為：不可重復(fù)讀，即同一個(gè)事務(wù)，使用同樣的查詢語句，在不同時(shí)刻讀取到的結(jié)果不一致。

不可重復(fù)讀的本質(zhì)上也是讀寫操作沖突，解決方法是先讀后寫，也就是讀完之后再寫。

幻讀

一個(gè)事務(wù)按照相同的查詢條件重新讀取之前讀過的數(shù)據(jù)，此時(shí)發(fā)現(xiàn)其他事務(wù)插入了滿足當(dāng)前查詢條件的新數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)果集變多，這種現(xiàn)象稱為幻讀，即一個(gè)事務(wù)兩次讀取一個(gè)范圍的數(shù)據(jù)記錄，兩次讀到的結(jié)果不同。

幻讀的本質(zhì)上也是讀寫操作沖突，解決方法是先讀后寫，也就是讀完之后再寫。

那到這里，很多小伙伴就有疑問，同樣本質(zhì)都是讀寫操作沖突，解決方法是先讀后寫，不可重復(fù)讀和幻讀到底有何區(qū)別?，我下面見簡單解釋一下：

• 1️⃣ 不可重復(fù)讀的重點(diǎn)在于更新和刪除操作，而幻讀的重點(diǎn)在于插入操作。

• 2️⃣ MySQL使用鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)事務(wù)的隔離級(jí)別時(shí)，在可重復(fù)讀隔離級(jí)別中，SQL語句第一個(gè)讀取到數(shù)據(jù)后，會(huì)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)加鎖，使得其他事務(wù)無法修改和刪除這些數(shù)據(jù)，通過鎖的方式實(shí)現(xiàn)可重復(fù)讀。但是這種方法無法對(duì)新數(shù)據(jù)的插入加鎖，如果事務(wù)1讀取了數(shù)據(jù)，或者修改和刪除了數(shù)據(jù)，事務(wù)2還可以進(jìn)行插入操作，導(dǎo)致事務(wù)1莫名其妙地多了一條之前沒有的數(shù)據(jù)，這就是幻讀。

• 3️⃣ 所以，幻讀是無法通過鎖機(jī)制來避免，需要使用串行化的事務(wù)隔離級(jí)別，但是這種事務(wù)隔離級(jí)別會(huì)大大降低數(shù)據(jù)庫的并發(fā)能力。

✔MySQL是通過MVCC（多版本并發(fā)控制）機(jī)制來避免不可重復(fù)讀和幻讀的。

四、MySQL事務(wù)的隔離級(jí)別

使用下面的命令可以查詢?nèi)旨?jí)別和會(huì)話級(jí)別的事務(wù)隔離級(jí)別：

# 默認(rèn)數(shù)據(jù)庫的事務(wù)隔離級(jí)別為：可重復(fù)讀（REPEATABLE-READ） SELECT @@global.tx_isolation; SELECT @@session.tx_isolation; SELECT @@tx_isolation;

五、多版本并發(fā)控制MVCC

Multi-Version Concurrency Control多版本并發(fā)控制，MVCC是一種并發(fā)控制的方法，一般在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的并發(fā)訪問。

MVCC比鎖的優(yōu)勢(shì)

可以將MVCC看成行級(jí)別鎖的一種妥協(xié)，它在許多情況下避免了使用鎖，同時(shí)可以提供更小的開銷。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的不同，它可以允許非阻塞式讀，在寫操作進(jìn)行時(shí)只鎖定必要的記錄。

MVCC的實(shí)現(xiàn)原理

MVCC的是通過保存數(shù)據(jù)澡某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的快照來實(shí)現(xiàn)的，也就是說，不管事務(wù)執(zhí)行多長的時(shí)間，每個(gè)事務(wù)看到的數(shù)據(jù)都是一致的。根據(jù)事務(wù)的開始時(shí)間不同，每個(gè)事務(wù)對(duì)同一張表，同一時(shí)刻看到的數(shù)據(jù)可能是不一樣的。InnonDB主要通過為每一行記錄添加兩個(gè)額外的隱藏的值來實(shí)現(xiàn)MVCC，這兩個(gè)值一個(gè)記錄這行數(shù)據(jù)何時(shí)被創(chuàng)建，另外一個(gè)記錄這行數(shù)據(jù)何時(shí)過期（或者被刪除）。但是InnoDB并不存儲(chǔ)這些事件發(fā)生時(shí)的 實(shí)際時(shí)間 ，相反它只存儲(chǔ)這些事件發(fā)生時(shí)的系統(tǒng) 版本號(hào)（version） 。這是一個(gè)隨著事務(wù)的創(chuàng)建而不斷增長的數(shù)字。每個(gè)事務(wù)在事務(wù)開始時(shí)會(huì)記錄它自己的系統(tǒng)版本號(hào)。每個(gè)查詢必須去檢查每行數(shù)據(jù)的版本號(hào)與事務(wù)的版本號(hào)是否相同。

《高性能MySQL》書籍中介紹到：

MVCC只在REPEATABLE READ和READ COMMITTIED兩個(gè)隔離級(jí)別下工作，其他兩個(gè)隔離級(jí)別都和MVCC不兼容，因?yàn)?code>READ UNCOMMITTED總是讀取最新的數(shù)據(jù)行，而不符合當(dāng)前事務(wù)版本數(shù)據(jù)行，而SERIALIZABLE串行化隔離級(jí)別則會(huì)對(duì)所有讀取的行都加鎖。

接下來舉個(gè)例子說明在可重復(fù)讀事務(wù)隔離級(jí)別下，MVCC機(jī)制是如何完成增刪改查操作的。

• 查詢操作（SELECT）

在查詢操作中，InnoDB存儲(chǔ)引擎跟根據(jù)以下兩個(gè)條件查詢對(duì)應(yīng)的行記錄，只有滿足對(duì)應(yīng)條件才會(huì)被返回：

1️⃣ 只查找不晚于當(dāng)前事務(wù)版本的數(shù)據(jù)行，也就是說，InnoDB存儲(chǔ)引擎只會(huì)查找版本號(hào)小于或者等于當(dāng)前事務(wù)版本的數(shù)據(jù)行，這些數(shù)據(jù)行要么在該事務(wù)開始前就存在，要么就是事務(wù)本身插入或者更新的行。
2️⃣ 對(duì)于數(shù)據(jù)刪除，數(shù)據(jù)行刪除的版本要么還沒有被定義，要么大于當(dāng)前事務(wù)的版本號(hào)，只有這樣才能確保事務(wù)讀到的行，在事務(wù)開始前并沒有被刪除。

舉個(gè)例子，存在 事務(wù)A 和 事務(wù)B 兩個(gè)事務(wù)，事務(wù)A中存在兩套相同的SELECT語句，事務(wù)B存在一條UPDATE語句，事務(wù)A 的第一條查詢語句在事務(wù)B提交之前執(zhí)行，第二條查詢語句在 事務(wù)B 提交之后執(zhí)行，事務(wù)A 如下所示：

-- 事務(wù)A操作 START TRANSACTION; SELECT * FROM account WHERE id = 1;     //在事務(wù)B提交之前執(zhí)行 SELECT * FROM account WHERE id = 1;     //在事務(wù)B提交之后執(zhí)行 COMMIT;

事務(wù)B：

-- 事務(wù)B操作 START TRANSACTION; UPDATE account SET balance = balance+100 WHERE id = 1; COMMIT;

✔結(jié)論：如果沒有使用MVCC機(jī)制，則事務(wù)A中的第一條SELECT語句讀取的數(shù)據(jù)是修改前的數(shù)據(jù)，而第二條SELECT語句讀取的是修改后的數(shù)據(jù)，兩次讀取的數(shù)據(jù)不一致，想想，那不就亂了嗎?? 如果使用了MVCC機(jī)制，無論事務(wù)B如何修改數(shù)據(jù)，事務(wù)A的兩條查詢語句的到的結(jié)果始終是一致的。

• 插入操作（SELECT）

在插入操作中，InnoDB會(huì)將新插入的每一條行記錄的當(dāng)前系統(tǒng)版本包保存為行版本號(hào)。

比如：向account表插入一條數(shù)據(jù)，同時(shí)MVCC的兩個(gè)版本號(hào)分別為create_version和delete_version，create_version代表創(chuàng)建行的版本號(hào)，delete_version代表刪除行的版本號(hào)，另外還有一個(gè)事務(wù)ID字段，如下面所示：

INSERT INTO account(id, name, balance) values(1001, 'austin', 100);

對(duì)應(yīng)的版本號(hào)信息如下表：

可以看出，當(dāng)向數(shù)據(jù)表新增記錄時(shí)，需要設(shè)置保存行的版本號(hào)，而刪除行的版本號(hào)未定義。

• 更新操作（SELECT）

在更新操作中，InnoDB存儲(chǔ)引擎會(huì)插入一行新記錄，并保存當(dāng)前系統(tǒng)的版本號(hào)為新記錄行的版本號(hào)，同時(shí)保存當(dāng)前系統(tǒng)的版本號(hào)到原來數(shù)據(jù)行作為刪除標(biāo)識(shí)。比如：將account數(shù)據(jù)表中id為1001的用戶賬戶月增加100元，對(duì)應(yīng)SQL如下：

UPDATE account SET balance = balance+100 WHERE id = 1001;

執(zhí)行SQL, 在MVCC機(jī)制下的更新操作如下表所示：

可以明顯看出，執(zhí)行更新操作時(shí)，MVCC機(jī)制是先將原來的數(shù)據(jù)復(fù)制一份，將balance字段增加100后，再講create_version字段的值設(shè)置為當(dāng)前系統(tǒng)的版本號(hào)，而delete_version字段的值未定義。

注意的是：原來的行會(huì)被復(fù)制到Undo Log中。

• 刪除操作（SELECT）

在刪除操作中，InnoDB存儲(chǔ)引擎會(huì)保存刪除的每一個(gè)行記錄當(dāng)前的系統(tǒng)版本號(hào)，作為刪除標(biāo)識(shí)。比如：刪除account數(shù)據(jù)表中id為1001的數(shù)據(jù)，SQL如下所示：

DELETE FROM account WHERE id = 1001;

對(duì)應(yīng)MVCC機(jī)制下的刪除操作如下表所示：

可以看出，當(dāng)刪除數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)行時(shí)，MVCC機(jī)制會(huì)將當(dāng)前系統(tǒng)的版本號(hào)寫入刪除數(shù)據(jù)行版本字段delete_version中，以此來表示當(dāng)前數(shù)據(jù)行已經(jīng)被刪除。

六、總結(jié)

本文主要講述了事務(wù)的特性、類型和本地事務(wù)和分布式事務(wù)的區(qū)別，通過不同的示例解釋并發(fā)事務(wù)帶來的更新丟失、臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀的問題，同時(shí)介紹了多版本并發(fā)控制MVCC的實(shí)現(xiàn)原理，如果文章對(duì)你有幫助，感謝點(diǎn)贊?+評(píng)論?+收藏❤，我是：?‍?austin流川楓，我們下期見!

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