一、事务的基本要素(ACID)
1、原子性(Atomicity):事务开始后所有操作,要么全部做完,要么全部不做,不可能停滞在中间环节。事务执行过程中出错,会回滚到事务开始前的状态,所有的操作就像没有发生一样。也就是说事务是一个不可分割的整体,就像化学中学过的原子,是物质构成的基本单位。
2、一致性(Consistency):事务开始前和结束后,数据库的完整性约束没有被破坏 。比如A向B转账,不可能A扣了钱,B却没收到。
3、隔离性(Isolation):隔离性是当多个用户并发访问数据库时,比如操作同一张表时,数据库为每一个用户开启的事务,不能被其他事务的操作所干扰,多个并发事务之间要相互隔离。关于事务的隔离性数据库提供了多种隔离级别,稍后会介绍到。
4、持久性(Durability):事务完成后,事务对数据库的所有更新将被保存到数据库,不能回滚。
二、事务的并发问题
2.1 脏读
就是指当一个事务正在访问数据,并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时,另外一个事务也访问这个数据,然后使用了这个数据。因为这个数据是还没有提交的数据,那么另外一个事务读到的这个数据是脏数据,依据脏数据所做的操作可能是不正确的。
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1、如果都未更新你就读取了,或者都更新完才读取,这都不是脏读,因为得到的是更新前的有效值,或完全更新后的值。
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2、如果那个用户更新一半你就读取了,也就是说更新了A,正打算要更新B但尚未更新时,就读取了,此时得到的就是脏数据。
避免脏读的办法就是采取事务,使得用户正在更新时锁定数据库,阻止你读取,直至全部完成才让读取。
2.2 不可重复读
事务 A 多次读取同一数据,事务 B 在事务A多次读取的过程中,对数据作了更新并提交,导致事务A多次读取同一数据时,结果 不一致。
2.3 幻读
系统管理员A将数据库中所有学生的成绩从具体分数改为ABCDE等级,但是系统管理员B就在这个时候插入了一条具体分数的记录,当系统管理员A改结束后发现还有一条记录没有改过来,就好像发生了幻觉一样,这就叫幻读。
小结:不可重复读的和幻读很容易混淆,不可重复读侧重于修改,幻读侧重于新增或删除。解决不可重复读的问题只需锁住满足条件的行,解决幻读需要锁表
三、事务隔离级别
SQL 标准定义了四种隔离级别,MySQL 全都支持。这四种隔离级别分别是:
- 读未提交(READ UNCOMMITTED)
- 读提交 (READ COMMITTED)
- 可重复读 (REPEATABLE READ)
- 串行化 (SERIALIZABLE)
从上往下,隔离强度逐渐增强,性能逐渐变差。采用哪种隔离级别要根据系统需求权衡决定,其中,可重复读是 MySQL 的默认级别。
事务隔离其实就是为了解决上面提到的脏读、不可重复读、幻读这几个问题,下面展示了 4 种隔离级别对这三个问题的解决程度。
只有串行化的隔离级别解决了全部这 3 个问题,其他的 3 个隔离级别都有缺陷。
3.1 读未提交
(1)打开一个客户端A,并设置当前事务模式为read uncommitted(未提交读),查询表account的初始值:
(2)在客户端A的事务提交之前,打开另一个客户端B,更新表account:
(3)这时,虽然客户端B的事务还没提交,但是客户端A就可以查询到B已经更新的数据:
(4)一旦客户端B的事务因为某种原因回滚,所有的操作都将会被撤销,那客户端A查询到的数据其实就是脏数据:
(5)在客户端A执行更新语句update account set balance = balance - 50 where id =1,lilei的balance没有变成350,居然是400,是不是很奇怪,数据不一致啊,如果你这么想就太天真 了,在应用程序中,我们会用400-50=350,如果用该数据去做一些别的操作就会产生一系列的问题,因为程序并不知道其他会话回滚了,要想解决这个问题可以采用读已提交的隔离级别
总结:我们将事务隔离级别设置为read uncommitted,即便是事务没有commit,但是我们仍然能读到未提交的数据,这是所有隔离级别中最低的一种。我们在一个事务中可以随随便便读取到其他事务未提交的数据,这还是比较麻烦的,我们叫脏读。事务commit后才会更新到数据库,故数据库中的数据并没有改变。
3.2 读已提交
(1)打开一个客户端A,并设置当前事务模式为read committed(未提交读),查询表account的所有记录:
(2)在客户端A的事务提交之前,打开另一个客户端B,更新表account:
(3)这时,客户端B的事务还没提交,客户端A不能查询到B已经更新的数据,解决了脏读问题:
(4)客户端B的事务提交:
(5)客户端A执行与上一步相同的查询,结果 与上一步不一致,即产生了不可重复读的问题
总结:当我们将当前会话的隔离级别设置为read committed的时候,当前会话只能读取到其他事务提交的数据,未提交的数据读不到。那就是我们在会话B同一个事务中,读取到两次不同的结果。这就造成了不可重复读,就是两次读取的结果不同。这种现象叫不可重复读。
3.3 可重复读
(1)打开一个客户端A,并设置当前事务模式为repeatable read,查询表account的所有记录
(2)在客户端A的事务提交之前,打开另一个客户端B,更新表account并提交
(3)在客户端A查询表account的所有记录,与步骤(1)查询结果一致,没有出现不可重复读的问题
(4)在客户端A,接着执行update balance = balance - 50 where id = 1,balance没有变成400-50=350,lilei的balance值用的是步骤(2)中的350来算的,所以是300,数据的一致性倒是没有被破坏。可重复读的隔离级别下使用了MVCC机制,select操作不会更新版本号,是快照读(历史版本);insert、update和delete会更新版本号,是当前读(当前版本)。
(5)重新打开客户端B,插入一条新数据后提交
(6)在客户端A查询表account的所有记录,没有 查出 新增数据,所以没有出现幻读
总结:当我们将当前会话的隔离级别设置为repeatable read的时候,当前会话可以重复读,就是每次读取的结果集都相同,而不管其他事务有没有提交。
但是不是一定不会出现幻读呢?由一开始给的表格肯定不是的,在一定情况下还会出现幻读,接下来会详细介绍。
3.4 串行化
(1)打开一个客户端A,并设置当前事务模式为serializable,开启事务,查询表account的初始值:
(2)打开一个客户端B,并设置当前事务模式为serializable,插入一条记录报错,表被锁了插入失败,mysql中事务隔离级别为serializable时会锁表,因此不会出现幻读的情况,这种隔离级别并发性极低,开发中很少会用到。
总结:当我们将当前会话的隔离级别设置为serializable的时候,其他会话对该表的写操作将被挂起。可以看到,这是隔离级别中最严格的,但是这样做势必对性能造成影响。所以在实际的选用上,我们要根据当前具体的情况选用合适的。
串行化是4种事务隔离级别中隔离效果最好的,解决了脏读、可重复读、幻读的问题,但是效果最差,它将事务的执行变为顺序执行,与其他三个隔离级别相比,它就相当于单线程,后一个事务的执行必须等待前一个事务结束。
四、可重复读怎么解决的幻读及什么情况下仍然会出现幻读
RR隔离级别是会出现幻读的,mysql的官方文档https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/glossary.html#glos_phantom 里面解释说,幻读问题只有在serializable read level 才能解决。
4.1 想要出现幻读,可以按照如下顺序测试:
- 开启T1事务,然后查询数据
- 开启事务T2,插入一条数据,提交事务
- 回到事务T1,执行刚才的查询,发现T2插入的数据不存在,幻读没有发生
- T1事务里面,修改刚才插入的数据
- 再次执行T1的查询,发现T2的数据出现了,幻读发生了
RR隔离级别只能部分解决幻读,特殊情况还是存在
4.2 RR 解决幻读的方法
为了解决不可重复读,或者为了实现可重复读,MySQL 采用了 MVVC (多版本并发控制) 的方式。
上面介绍可重复读的时候,那张图里标示着出现幻读的地方实际上在 MySQL 中并不会出现,MySQL 已经在可重复读隔离级别下解决了幻读的问题。前面刚说了并发写问题的解决方式就是行锁,而解决幻读用的也是锁,叫做间隙锁,MySQL 把行锁和间隙锁合并在一起,解决了并发写和幻读的问题,这个锁叫做 Next-Key锁。
补充:
1、事务隔离级别为读提交时,写数据只会锁住相应的行
2、事务隔离级别为可重复读时,如果检索条件有索引(包括主键索引)的时候,默认加锁方式是next-key 锁;如果检索条件没有索引,更新数据时会锁住整张表。一个间隙被事务加了锁,其他事务是不能在这个间隙插入记录的,这样可以防止幻读。
3、事务隔离级别为串行化时,读写数据都会锁住整张表
4、隔离级别越高,越能保证数据的完整性和一致性,但是对并发性能的影响也越大。
5、MYSQL MVCC实现机制参考链接:https://blog.csdn.net/whoamiyang/article/details/51901888
6、关于next-key 锁可以参考链接:https://blog.csdn.net/bigtree_3721/article/details/73731377
参考:
https://www.cnblogs.com/wyaokai/p/10921323.html
https://www.cnblogs.com/CoderAyu/p/11525408.html#idx_2