MySQL 事务

什么是事务？

数据库事务( transaction)是访问并可能操作各种数据项的一个数据库操作序列，这些操作要么全部执行,要么全部不执行，是一个不可分割的工作单位。事务由开始和结束之间执行的全部数据库操作组成。

这是百科的定义，也是我们在面试的时候最常回答的关键字。

可以这么说：事务是数据库执行过程的一个逻辑单位，由一个有限的数据库操作序列组成。

举例来说，当我们购物下订单时，有这么两个操作（当然不止这俩）：付款，减库存。这两个操作序列就是一个事务，他不能拆分执行，必须同时成功和失败。

当我们面试时最常遇到的问题是什么？

或者不那么世俗的说——毕竟我们学习并不全是为了面试嘛，啊呸！不面试谁看那么多，脑子内存本来就不大。

小伙手撕MySQL事务，发生了什么？

事务的4大特性

1. A (Atomicity) 原子性：事务的操作序列不可再拆分：这也是都成功都失败的意思。
2. C (Consistent) 一致性：事务的执行使数据从一个状态转换为另一个状态，但是对于整个数据的完整性保持稳定。
3. I（Isolation）隔离性：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。
4. D（Durable）持久性：久性是指一个事务一旦被提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的，接下来即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。

关于ACID抢眼回答：

数据库的每一个操作其实是一条日志。

原子性，在 InnoDB 里面是通过 undo log 来实现的，它记录了数据修改之前的值（逻辑日志），一旦发生异常，就可以用 undo log 来实现回滚操作。

持久性怎么实现呢？数据库崩溃恢复（crash-safe）是通过什么实现的？

是通过 redo log 和 double write 双写缓冲来实现的，我们操作数据的时候，会先写到内存的buffer-pool中，同时记录 redo log，如果在刷盘之前出现异常，在重启后就可以读取 redo log 的内容，写入到磁盘，保证数据的持久性。

当然，恢复成功的前提是数据页本身没有被破坏，是完整的，如果数据页本身损坏了，这个可以通过双写缓冲 （double write）保证。

说了这么多事务，你甚至可能在实际编程中并没有手动操作过事务，那么如何手动开启和关闭事务呢？

Mysql数据库默认是开启自动提交事务的，也就是说当你执行update/delete/insert操作时数据库引擎会自动开启一个事务，并且在操作完成后自动提交事务。

事务并发产生的问题

• 脏读，读到了其他事务还没提交的数据
• 不可重复读，读到了其他事务提交之后的数据，数据变化了（update/delete）
• 幻读，读到了其他事务提交之后的数据，只有数据增加了行才叫幻读（insert）

你可能会说，事务不是有隔离性吗，为什么还有这么多问题？好了继续往下看

事务隔离级别

• Read Uncommited 未提交读，顾名思义，可以读到其他事务没有提交的数据，会产生脏读

事务操作时并不隔离其他的事务，比如以下操作：

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而如果此时事务1 回滚了事务，事务2就读到了脏数据；

这种隔离机制在数据库实际使用中，显然不合适，但有助于理解其他事务。

• Read Commited 已提交读，只能读取其他事务已经提交的数据，不能读取到其他事务未提交的数据，它解决了脏读的问题， 但是会出现不可重复读的问题。

事务只能读取其他事务提交之后的数据，我们来模拟以下这个过程会出现的问题：

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可以看到，这种隔离级别会导致数据在一个事务两次读取的数据不一致，也就是不可重复读；

• Repeatable Read 可重复读，它解决了不可重复读的问题， 也就是在同一个事务里面多次读取同样的数据结果是一样的，但是在这个级别下，没有解决幻读的问题。

这也是**最常用的事务隔离机制，他可以保证在一个事务里读取的数据是一样的，也就是数据的可重复读。**你可能会问，数据库是如何实现可重复读的？这个问题会在之后解答，先来看看什么是幻读。

一个事务前后两次读取数据数据不一致，是由于其他事务插入数据造成的，这种情况我们把它叫做幻读。

比如：

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第二次查询我们发现多了一条数据，这就叫幻读。需要记住的是只有其他事务插入导致的数据不一致才叫幻读。

• Serializable（串行化），最后一个是串行的隔离级别，也是最严格的隔离级别，它要求事务必须排队执行，解决了幻读。但这大大影响了效率。也比较少用。

所以你会说，既然我们比较常用的是RR（可重复读）的隔离级别会有幻读的情况，那为什么还经常使用它？其实在MySQL的InnoDB引擎使用RR的隔离级别但配合锁的机制已经避免了幻读情况。

我们先来看一下MySQL是如何实现数据的可重复的。

有两种方案。

• LBCC （Lock Based Concurrency Control），意思是读取数据的时候锁定它，不允许其他事务操作，数据自然也不会变化。这种方案我们叫做基于锁的并发控制简称LBCC。一个事务读取的时候不允许其他时候修改，那就意味着不支持并发的读写操作，而我们的大多数应用都是读多写少的，这样会极大地影响操作数据的效率。
• MVCC (Multi Version Concurrency Control), 意思是多版本并发控制，另一种解决方案是如果要让一个事务前后两次读取的数据保持一致， 那么我们可以在修改数据的时候给它建立一个备份或者叫快照，后面再来的事务读取这个快照就行了。

MVCC的核心思想是：可以查到在当前事务开始之前已经存在的数据，即使它在后面被其他事务修改或者删除了。而当前事务之后新增的数据，当前事务是查不到的。

那么问题来了，如何保证当前事务数据的一致性呢？也就是说怎么保证数据被其他事务修改和删除或者新增了数据，而当前事务并不受影响呢？

读取数据事务开始的时候，MySQL为事务创建了快照，也就是在事务内查询的数据都是快照版本，这样就可以保证数据的一致性。

那么快照又是如何实现的呢？

InnoDB 为每行记录都实现了两个隐藏字段：

1. DB_TRX_ID，6 字节：插入或更新行的最后一个事务的事务ID，事务编号是自动递增的（我们把它理解为创建版本号，在数据新增或者修改为新数据的时候，记录当前事务ID）
2. DB_ROLL_PTR，7 字节：回滚指针（我们把它理解为删除版本号，数据被删除或记录为旧数据的时候，记录当前事务 ID）。

我们把这两个事务ID理解为版本号。

从插入数据开始，我们来看一下MySQL如何用这两个版本号来隔离事务。

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此时又有一个事务进来，增加了一条数据并提交结束。

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MVCC 的查找规则1：只能查找创建时间小于等于当前事务 ID 的数据

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再次回到事务2查询

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MVCC 的查找规则2: 能查找删除时间大于当前事务id的数据，也就是在事务之后删除的数据在当前事务依然能查得到。

事务5，尝试修改数据

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此时回到事务2再次查询数据

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按照查找规则：只能查找创建时间小于等于当前事务 ID 的数据，和删除时间大于当前事 务 ID 的行（或未删除）。

解释：id为1的数据删除版本大于当前事务2，创建版本小于事务2，依然可以查到，

id为2的数据创建版本为1的数据，小于事务2，删除版本大于事务2，可以查到

id为3的数据创建版本为3大于事务2，查不到；

id为2的数据创建版本为5的数据，大于事务2，依然查不到；

所以，在事务2内，无论外部发生了什么翻天覆地的变化，事务2自始自终查到的都是自己的快照数据，保证了数据的一致性，一定要理解MVCC的核心思想。

之后会更新结合锁机制，InnoDB是如何在RR级别解决幻读的。