在MySQL中的事务隔离级别如何实现

2024-07-24 12:33:20

字体：大中小

来源：转载

供稿：网友

　　小编给大家分享一下MySQL中的事务隔离级别如何实现，相信大部分人都还不怎么了解，因此分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后大有收获，下面让我们一起去了解一下吧！

　　说到数据库事务，大家脑子里一定很容易蹦出一堆事务的相关知识，如事务的ACID特性，隔离级别，解决的问题（脏读，不可重复读，幻读）等等，但是可能很少有人真正的清楚事务的这些特性又是怎么实现的，为什么要有四个隔离级别。

　　今天我们就先来聊聊MySQL中事务的隔离性的实现原理，后续还会继续出文章分析其他特性的实现原理。

　　当然MySQL博大精深，文章疏漏之处在所难免，欢迎批评指正。

　　说明

　　MySQL的事务实现逻辑是位于引擎层的，并且不是所有的引擎都支持事务的，下面的说明都是以InnoDB引擎为基准。

　　定义
　　隔离性（isolation）指的是不同事务先后提交并执行后，最终呈现出来的效果是串行的，也就是说，对于事务来说，它在执行过程中，感知到的数据变化应该只有自己操作引起的，不存在其他事务引发的数据变化。

　　隔离性解决的是并发事务出现的问题。

　　标准SQL隔离级别
　　隔离性最简单的实现方式就是各个事务都串行执行了，如果前面的事务还没有执行完毕，后面的事务就都等待。但是这样的实现方式很明显并发效率不高，并不适合在实际环境中使用。

　　为了解决上述问题，实现不同程度的并发控制，SQL的标准制定者提出了不同的隔离级别：未提交读（read uncommitted）、提交读（read committed）、可重复读（repeatable read）、序列化读（serializable）。其中最高级隔离级别就是序列化读，而在其他隔离级别中，由于事务是并发执行的，所以或多或少允许出现一些问题。见以下的矩阵表：

　　隔离级别（+:允许出现，-:不允许出现）脏读不可重复读幻读
　　未提交读 + + +
　　提交读 - + +
　　可重复读 - - +
　　序列化读 - - -
　　注意，MySQL的InnoDB引擎在可重复读级别通过间隙锁解决了幻读问题，通过MVCC解决了不可重复读的问题，具体见下面的分析。

　　实现原理
　　标准SQL事务隔离级别实现原理
　　我们上面遇到的问题其实就是并发事务下的控制问题，解决并发事务的最常见方式就是悲观并发控制了（也就是数据库中的锁）。标准SQL事务隔离级别的实现是依赖锁的，我们来看下具体是怎么实现的：

　　可以看到，在只使用锁来实现隔离级别的控制的时候，需要频繁的加锁解锁，而且很容易发生读写的冲突（例如在RC级别下，事务A更新了数据行1，事务B则在事务A提交前读取数据行1都要等待事务A提交并释放锁）。

　　为了不加锁解决读写冲突的问题，MySQL引入了MVCC机制，详细可见我以前的分析文章：一文读懂数据库中的乐观锁和悲观锁和MVCC。

　　在往下分析之前，我们有几个概念需要先了解下：

　　1、锁定读和一致性非锁定读

　　锁定读：在一个事务中，主动给读加锁，如SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 和 SELECT ... FOR UPDATE。分别加上了行共享锁和行排他锁。锁的分类可见我以前的分析文章：你应该了解的MySQL锁分类)。

　　https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-locking-reads.html
　　一致性非锁定读：InnoDB使用MVCC向事务的查询提供某个时间点的数据库快照。查询会看到在该时间点之前提交的事务所做的更改，而不会看到稍后或未提交的事务所做的更改（本事务除外）。也就是说在开始了事务之后，事务看到的数据就都是事务开启那一刻的数据了，其他事务的后续修改不会在本次事务中可见。

　　Consistent read是InnoDB在RC和RR隔离级别处理SELECT语句的默认模式。一致性非锁定读不会对其访问的表设置任何锁，因此，在对表执行一致性非锁定读的同时，其它事务可以同时并发的读取或者修改它们。

　　https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/innodb-consistent-read.html
　　2、当前读和快照读

　　当前读

　　读取的是最新版本，像UPDATE、DELETE、INSERT、SELECT ... LOCK IN SHARE MODE、SELECT ... FOR UPDATE这些操作都是一种当前读，为什么叫当前读？就是它读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。

　　快照读

　　读取的是快照版本，也就是历史版本，像不加锁的SELECT操作就是快照读，即不加锁的非阻塞读；快照读的前提是隔离级别不是未提交读和序列化读级别，因为未提交读总是读取最新的数据行，而不是符合当前事务版本的数据行，而序列化读则会对表加锁。

　　3、隐式锁定和显式锁定

　　隐式锁定

　　InnoDB在事务执行过程中，使用两阶段锁协议（不主动进行显示锁定的情况）：

　　随时都可以执行锁定，InnoDB会根据隔离级别在需要的时候自动加锁；
　　锁只有在执行commit或者rollback的时候才会释放，并且所有的锁都是在同一时刻被释放。
　　显式锁定

　　InnoDB也支持通过特定的语句进行显示锁定（存储引擎层）
　　select ... lock in share mode //共享锁
　　select ... for update //排他锁
　　MySQL Server层的显示锁定：
　　lock table
　　unlock table
　　了解完上面的概念后，我们来看下InnoDB的事务具体是怎么实现的（下面的读都指的是非主动加锁的select）

　　事务隔离级别实现方式
　　未提交读（RU）事务对当前被读取的数据不加锁，都是当前读；

　　事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加行级共享锁，直到事务结束才释放。
　　提交读（RC）事务对当前被读取的数据不加锁，且是快照读；

　　事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加行级排他锁（Record），直到事务结束才释放。
　　可重复读（RR）事务对当前被读取的数据不加锁，且是快照读；

　　事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加行级排他锁（Record，GAP，Next-Key），直到事务结束才释放。

　　通过间隙锁，在这个级别MySQL就解决了幻读的问题

　　通过快照，在这个级别MySQL就解决了不可重复读的问题
　　序列化读（S）事务在读取数据时，必须先对其加表级共享锁，直到事务结束才释放，都是当前读；

　　事务在更新数据时，必须先对其加表级排他锁，直到事务结束才释放。
　　可以看到，InnoDB通过MVCC很好的解决了读写冲突的问题，而且提前一个级别就解决了标准级别下会出现的幻读问题，大大提升了数据库的并发能力。

　　MVCC能解决了幻读问题?
　　网上很多文章会说MVCC或者MVCC+间隙锁解决了幻读问题，实际上MVCC并不能解决幻读问题。如以下的例子：

　　begin;

　　#假设users表为空，下面查出来的数据为空

　　select * from users; #没有加锁

　　#此时另一个事务提交了，且插入了一条id=1的数据

　　select * from users; #读快照，查出来的数据为空

　　update users set name='mysql' where id=1;#update是当前读，所以更新成功，并生成一个更新的快照

　　select * from users; #读快照，查出来id为1的一条记录，因为MVCC可以查到当前事务生成的快照

　　commit;
　　可以看到前后查出来的数据行不一致，发生了幻读。所以说只有MVCC是不能解决幻读问题的，解决幻读问题靠的是间隙锁。如下：

　　begin;

　　#假设users表为空，下面查出来的数据为空

　　select * from users lock in share mode; #加上共享锁

　　#此时另一个事务B想提交且插入了一条id=1的数据，由于有间隙锁，所以要等待

　　select * from users; #读快照，查出来的数据为空

　　update users set name='mysql' where id=1;#update是当前读，由于不存在数据，不进行更新

　　select * from users; #读快照，查出来的数据为空

　　commit;

　　#事务B提交成功并插入数据
　　注意，RR级别下想解决幻读问题，需要我们显式加锁，不然查询的时候还是不会加锁的。

　　以上是“MySQL中的事务隔离级别如何实现”这篇文章的所有内容，感谢各位的阅读！

（编辑：武林网）

上一篇：MySQL的explain该如何使用

下一篇：mysql中如何查询表的大小