数据库事务问题整理-MySQL

什么是数据库事务？

     数据库事务( transaction)是访问并可能操作（增删改查都可能有）各种数据项的一个数据库操作序列（可能有1或多个SQL语句），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。事务由事务开始与事务结束之间执行的全部数据库操作组成。

为什么有事务？

     数据库的事务（Transaction）设计主要是为了解决在并发访问和数据修改时可能出现的一系列问题，这些问题包括：

1. 原子性问题（Atomicity）：确保事务中的所有操作要么全部成功执行，要么全部不执行。如果事务中的任何部分失败，则整个事务需要回滚到执行前的状态，保证数据不会处于中间状态。

2. 一致性问题（Consistency）：事务完成后，数据库必须从一个一致性的状态转变为另一个一致性的状态。这意味着事务应当遵循所有的业务规则和完整性约束，即使在并发操作中也是如此。

3. 隔离性问题（Isolation）：多个事务并发执行时，它们之间应该是独立且互不影响的。为了达到这一目标，数据库系统定义了事务的隔离级别：读未提交，读已提交，可重复读、串行化等，以避免以下并发问题：
1）脏读（Dirty Read）：一个事务读取到了另一个未提交事务更改的数据。
2）不可重复读（Non-repeatable Read）：在一个事务内，同一查询在同一时间点前后获得的结果不同，因为其间有其他事务对数据进行了修改并提交。
3）幻读（Phantom Read）：在一个事务内，同样的查询在两次执行间返回了不同的结果集，因为在两次查询间又有新的行被其他事务插入或删除。

4） 持久性问题（Durability）：一旦事务完成并且被提交，其影响应永久保存在数据库中，即使发生系统崩溃或者电源故障，通过日志恢复机制也能确保事务的持久化。

    所以引入事务的概念和对应的ACID机制，保证了数据库能够有效管理并发控制，保证了数据的完整性和一致性，保证了数据在复杂情况下可靠性。

MySQL innodb引擎如何保证事务的ACID？

1.原子性 (Atomicity)：
    事务中的所有操作被视为一个不可分割的单元，要么全部成功，要么全部失败。当事务提交时，InnoDB 会使用一种称为“回滚段”(rollback segments) 的数据结构来记录每个修改前的数据版本，即 Undo Log。如果事务在执行过程中发生错误或被用户手动回滚，InnoDB 就可以利用这些undo log将数据库状态恢复到事务开始之前。

2.一致性 (Consistency)：
     MySQL 中的一致性是通过约束（如唯一键、外键和检查约束）以及事务逻辑保证的。当事务完成时，无论中间状态如何，最终结果都必须满足所有的完整性约束。

3.隔离性 (Isolation)：
     在 InnoDB 中，通过 MVCC（多版本并发控制）和 锁机制 实现不同的隔离级别：
     Read View：在可重复读隔离级别下，事务看到的是在一个特定时间点创建的快照，这样就避免了脏读和不可重复读的问题。
      Locking：InnoDB 使用行级锁定来处理写操作，以防止并发事务间的冲突，从而解决幻读问题。

4.持久性 (Durability)：
      持久性的保证主要是通过预写日志（WriteAhead Logging, WAL）技术来实现的，主要包括 Redo Log（重做日志）：
      Redo Log：事务在对数据库进行更改之前，先将改动内容记录在 redo log buffer 中，然后定期将其刷入磁盘上的 redo log 文件中。即使在系统崩溃的情况下，MySQL 在重启时可以通过重放 redo log 中的内容来恢复尚未写入数据文件的已提交事务，确保事务的持久性。

MVCC机制中如何处理读已提交和可重复读？

MySQL innodb存储引擎中，针对读已提交和可重复读：

读已提交（Read Committed）：

     每次执行简单的SELECT查询时都会获取最新的已经提交的数据版本，也就是说，对于同一个事务内的多次SELECT操作，可能会基于不同的时间点创建多个快照。因此，在同一事务内，如果其他事务提交了更改，则后续的SELECT语句可能看到不同的数据结果。

可重复读（Repeatable Read）：

     在事务开始时创建一个一致性视图（即快照），这个视图在整个事务期间保持不变。这样，在事务内部执行的所有非锁定的简单SELECT查询都将会根据该事务开始时创建的一致性视图来读取数据，确保在同一事务内的多次相同查询始终返回相同的结果，即使在此期间有其他事务对这些数据进行了更新并提交。

      而对于当前读操作（如UPDATE, DELETE, SELECT ... FOR UPDATE, SELECT ... LOCK IN SHARE MODE等），无论在读已提交还是可重复读隔离级别下，它们总是会获得当前最新的数据，并且会对涉及的数据行加锁(Next-Key Locks（行锁+间隙锁）)，以保证事务能够看到并控制其他事务对这些数据的操作。

      以上是我对数据库事务一些问题的重新思考。当我从“事务是什么”、“为什么有事务”、“事务为数据库解决了什么问题”等多个角度审视“事务”时，我变的更加能主动思考事务的本质，并能提出问题和获取经验，