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本文分享自華為云社區(qū)《【數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)與鎖機(jī)制】- 事務(wù)的隔離級(jí)別》，原文作者：技術(shù)火炬手?。 ? ? ? ? ? ? ? ? ?

摘要：事務(wù)這個(gè)詞來(lái)自于英語(yǔ)中的transactional這個(gè)詞的翻譯，這個(gè)詞的含義更多的是指 “交易”。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或者軟件系統(tǒng)中我們通常 稱 transactional 為事務(wù)

數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的四個(gè)特性 ACID：分別是 原子性、一致性、隔離性、持久性。數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的這四大特性來(lái)源于 ISO標(biāo)準(zhǔn)的 ISO/IEC 10026-1:1992/COR 1:1996，它定義了事務(wù)需要具備以上四個(gè)特性。那么在InnoDB中是如何實(shí)現(xiàn)這些特征的呢？下面內(nèi)容我們討論 MySQL （下指InnoDB引擎）對(duì)事務(wù)特性的支持是怎么實(shí)現(xiàn)的。

討論MySQL的事務(wù)處理特性的實(shí)現(xiàn)原理之前我們需要先了解下MySQL對(duì)MVCC的支持，關(guān)于MVCC 維基百科有如下解釋。

多版本并發(fā)控制(Multiversion concurrency control， MCC 或 MVCC)，是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)常用的一種并發(fā)控制，也用于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)事務(wù)內(nèi)存。MVCC意圖解決讀寫鎖造成的多個(gè)、長(zhǎng)時(shí)間的讀操作餓死寫操作問(wèn)題。每個(gè)事務(wù)讀到的數(shù)據(jù)項(xiàng)都是一個(gè)歷史快照（snapshot)并依賴于實(shí)現(xiàn)的隔離級(jí)別。寫操作不覆蓋已有數(shù)據(jù)項(xiàng)，而是創(chuàng)建一個(gè)新的版本，直至所在操作提交時(shí)才變?yōu)榭梢?jiàn)?？煺崭綦x使得事物看到它啟動(dòng)時(shí)的數(shù)據(jù)狀態(tài)

數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的隔離級(jí)別

為了實(shí)現(xiàn)事務(wù)的隔離性，ISO 標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)事務(wù)鎖需要實(shí)現(xiàn)的隔離級(jí)別有四種定義，下面我們先對(duì)四種事務(wù)隔離的級(jí)別簡(jiǎn)單闡述一下。

READ UNCOMMITTED?讀未提交

RU(READ UNCOMMITTED)?被稱為讀未提交，有些資料稱之為瀏覽穩(wěn)定（browse access）但是正確的翻譯應(yīng)該是未提交讀。RU是最低標(biāo)準(zhǔn)的隔離，未提交讀的意思就是在事務(wù)并發(fā)的情況下，可以容許一個(gè)事務(wù)在沒(méi)有提交修改的的情況下被另外一個(gè)事務(wù)讀取到這個(gè)修改，這就就會(huì)產(chǎn)生臟讀的情況。下面這個(gè)表格是各個(gè)事務(wù)隔離級(jí)別對(duì)于臟讀、幻讀、可重復(fù)讀的抑制情況,事實(shí)上RU不但會(huì)產(chǎn)生臟讀的情況而且其他兩種讀的情況都會(huì)發(fā)生。

首先我們有必要澄清一下以上三種數(shù)據(jù)讀問(wèn)題的概念，對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)來(lái)說(shuō)我們簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)是一系列的數(shù)據(jù)庫(kù)操作在一個(gè)事務(wù)中，這個(gè)事務(wù)要不全部成功要不全部失敗，但是要知道數(shù)據(jù)庫(kù)在實(shí)際使用的過(guò)程中不是串行的，它是并發(fā)的，串行場(chǎng)景下我們事先事務(wù)就非常簡(jiǎn)單了，就是一個(gè)一個(gè)操作嘛，大家排隊(duì)執(zhí)行。但是在并發(fā)事務(wù)的場(chǎng)景下就會(huì)出現(xiàn)對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，簡(jiǎn)單的理解就是你也要讀寫這個(gè)數(shù)據(jù)，我也要讀寫這個(gè)數(shù)據(jù)，那么大家多個(gè)事務(wù)操作一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候怎么保證數(shù)據(jù)的一致和完整？這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的臟讀、幻讀、重復(fù)讀問(wèn)題。

臟讀

當(dāng)一個(gè)事務(wù)允許讀取另外一個(gè)事務(wù)修改但未提交的數(shù)據(jù)時(shí)，就可能發(fā)生臟讀（dirty reads）

臟讀是指多個(gè)事務(wù)同時(shí)讀寫一個(gè)數(shù)據(jù)，當(dāng)事務(wù)1中修改和讀取數(shù)據(jù)A時(shí)，事務(wù)2對(duì)數(shù)據(jù)A做了修改，然后這個(gè)修改反映到了事務(wù)A中。

我們?cè)囅胗羞@樣的場(chǎng)景，假如兩個(gè)事務(wù)都在操作金額表中的同一條記錄，事務(wù)A需要獲得到當(dāng)前金額值然后給他做加3的操作（用于買黃瓜）,原來(lái)這個(gè)金額的值是5,但是此時(shí)事務(wù)B將這條數(shù)據(jù)的金額修改成了8，然后這個(gè)修改被事務(wù)A拿到然后在8的基礎(chǔ)上加了3等于11。但是萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到在A事務(wù)做完這個(gè)操作以后B事務(wù)回滾了（反悔了，香蕉的錢沒(méi)給）。這個(gè)時(shí)候A事務(wù)完成以后賬戶的金額莫名其妙的變成了11，但是事實(shí)上應(yīng)該是8。這也就是臟讀的情況。

不可重復(fù)讀

在一次事務(wù)中，當(dāng)一行數(shù)據(jù)獲取兩遍得到不同的結(jié)果表示發(fā)生了不可重復(fù)讀（non-repeatable reads）

在理解不可重復(fù)讀之前先理解什么是可重復(fù)讀，可重復(fù)讀的意思就是在一個(gè)事務(wù)中對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)的多次讀取其結(jié)果應(yīng)該是相同的（在這個(gè)事務(wù)中沒(méi)有修改它的值）。那么反過(guò)來(lái)的意思就是在一個(gè)事務(wù)中對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)的多次讀取的值是不一樣的，什么情況下會(huì)出現(xiàn)不可重復(fù)讀呢？

還是上面的例子，假如事務(wù)A在做加3操作之前先讀取了原來(lái)的值也就是5，然后繼續(xù)其他操作，這個(gè)時(shí)候事務(wù)B對(duì)這條記錄進(jìn)行了加3的操作然后提交了，當(dāng)事務(wù)A再次讀這個(gè)值的時(shí)候發(fā)現(xiàn)當(dāng)前值變成了8，這個(gè)時(shí)候前后兩次的值完全不一樣，這也就是不可重復(fù)讀。

不可重復(fù)讀是針對(duì)單個(gè)事務(wù)來(lái)說(shuō)的，也就是在一個(gè)事務(wù)中是否可以對(duì)一條數(shù)據(jù)做重復(fù)的讀取，如果不能，那么也就意味著不滿足可重復(fù)讀的要求。

不可重復(fù)讀和臟讀非常類似，但是兩者是有區(qū)別的臟讀是指事務(wù)2沒(méi)有提交這個(gè)修改就被事務(wù)1獲取到了修改后的值，而不可重復(fù)讀是指提交了修改以后產(chǎn)生了不一致的情況。

幻讀

在事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，當(dāng)兩個(gè)完全相同的查詢語(yǔ)句執(zhí)行得到不同的結(jié)果集。這種現(xiàn)象稱為幻讀（phantom read）

幻讀實(shí)際上是不可重讀的一種場(chǎng)景，比如在事務(wù)1中，第一次按照某個(gè)條件讀取到了3條數(shù)據(jù)，但是此時(shí)事務(wù)2在這個(gè)表中添加了一條滿足此條件的數(shù)據(jù)，在事務(wù)1第二次讀的時(shí)候發(fā)現(xiàn)多了一條數(shù)據(jù)（反過(guò)來(lái)就是少了一條數(shù)據(jù)）,這時(shí)候?qū)τ谑聞?wù)1來(lái)說(shuō)就有點(diǎn)莫名其妙了，貌似產(chǎn)生了幻覺(jué)（發(fā)多貨了），所以稱之為幻讀。

所以針對(duì)未提交讀這種隔離級(jí)別，這三種讀問(wèn)題都有可能產(chǎn)生，所以它是級(jí)別最低的事務(wù)隔離。

READ COMMITTED?讀提交

RC(READ COMMITTED)?讀提交是指在提交以后可以讀，有些資料稱之為提交讀（國(guó)內(nèi)翻譯也是醉了）。提交讀主要針對(duì)的場(chǎng)景是UPDATE語(yǔ)句，就是針對(duì)更新只有提交了以后才能讀，試想一下在上面介紹臟讀的時(shí)候，如果事務(wù)2在修改完金額以后提交了這個(gè)值而不是回滾，那么久沒(méi)有臟讀的情況。

這也就是為什么提交讀只能解決臟讀的問(wèn)題而不能解決其他兩種讀的問(wèn)題。因?yàn)楹茱@然就算事務(wù)2提交了這次修改，那么對(duì)于事務(wù)1來(lái)說(shuō)前后兩次的讀取都是不一致的（不可重復(fù)讀），當(dāng)然幻讀的場(chǎng)景更是存在了，因?yàn)榛米x本來(lái)就是不可重復(fù)讀的特殊場(chǎng)景。

REPEATABLE READS?可重復(fù)讀

RR(REPEATABLE READS)可重復(fù)讀是僅次于SERIALIZABLE（串行化）的一種事務(wù)隔離級(jí)別，通?？芍貜?fù)讀是通過(guò)鎖實(shí)現(xiàn)的，它避免不了幻讀的產(chǎn)生。在InnoDB中默認(rèn)采用RR這種事務(wù)隔離級(jí)別，但是和其他數(shù)據(jù)庫(kù)不同的是InnoDB在在RR的事務(wù)隔離級(jí)別下采用了NKL的鎖算法（Next-Key Lock），避免了幻讀的產(chǎn)生。這與其他數(shù)據(jù)庫(kù)不同，所以在InnoDB中RR的事務(wù)隔離級(jí)別達(dá)到了串行化的事務(wù)隔離標(biāo)準(zhǔn)。

NKL是指鎖定一個(gè)范圍和數(shù)據(jù)本身，而不是只單單鎖定數(shù)據(jù)本身，這樣能夠避免幻讀的產(chǎn)生，官方文檔

SERIALIZABLE?可串行化

是最高級(jí)別的事務(wù)隔離，按照定義是指所有事務(wù)都按照串行化進(jìn)行執(zhí)行，也就是沒(méi)有并發(fā)事務(wù)的產(chǎn)生，這樣就避免了所有讀問(wèn)題，但是這對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)是不可能的，因?yàn)槿魏我粋€(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都不能忍受這種情況，所以大多數(shù)人認(rèn)為采用這種事務(wù)隔離級(jí)別會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生非常大的影響，但是有些論文通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出串行化并不會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生太大的影響。

關(guān)于串行化是不是對(duì)性能產(chǎn)生影響，這取決于數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)這種事務(wù)隔離級(jí)別的實(shí)現(xiàn)，不能完全說(shuō)串行就一定慢，反正我是不知道是不是真的對(duì)性能影響很大。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)隔離級(jí)別查詢和修改

查詢事務(wù)隔離級(jí)別

在MySQL中我們可以通過(guò)以下方式查詢數(shù)據(jù)庫(kù)采用的事務(wù)隔離級(jí)別

    show variables like '%tx_isolation%';
 
??# 查詢回話的事務(wù)隔離級(jí)別
SELECT @@session.tx_isolation;
    #查看全局的隔離級(jí)別
SELECT @@global.tx_isolation;

修改事務(wù)隔離級(jí)別

MySQL 提供了 SET TRANSACTION 語(yǔ)句，該語(yǔ)句可以改變單個(gè)會(huì)話或全局的事務(wù)隔離級(jí)別。語(yǔ)法格式如下：

SET [SESSION | GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE}

其中，SESSION 和 GLOBAL 關(guān)鍵字用來(lái)指定修改的事務(wù)隔離級(jí)別的范圍

• SESSION：

  表示修改的事務(wù)隔離級(jí)別將應(yīng)用于當(dāng)前 session（當(dāng)前 cmd 窗口）內(nèi)的所有事務(wù)；

• GLOBAL：

  表示修改的事務(wù)隔離級(jí)別將應(yīng)用于所有 session（全局）中的所有事務(wù)，且當(dāng)前已經(jīng)存在的 session 不受影響；

如果省略 SESSION 和 GLOBAL，表示修改的事務(wù)隔離級(jí)別將應(yīng)用于當(dāng)前 session 內(nèi)的下一個(gè)還未開(kāi)始的事務(wù)。

任何用戶都能改變會(huì)話的事務(wù)隔離級(jí)別，但是只有擁有 SUPER 權(quán)限的用戶才能改變?nèi)值氖聞?wù)隔離級(jí)別

JDBC?修改當(dāng)前連接的隔離級(jí)別

connection.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED);

end

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