mysql笔记：21. 演示脏读、不可重复读和幻读现象

在MySQL中，事务有4种隔离级别，分别为READ UNCOMMITTED（读未提交）、READ COMMITTED（读已提交）、REPEATABLE READ（可重复读）和SERIALIZABLE（串行化）。

脏读

READ UNCOMMITTED是事务隔离级别中最低的级别，该级别下的事务可以读取其他事务中未提交的数据，这种读取方式也被称为脏读。
下面以示例数据库employees.departments表为例演示脏读。首先，开启两个终端窗口，分别称为窗口A和窗口B。两个窗口都登录到MySQL数据库并切换到employees库。

1. 设置窗口B中事务的隔离级别

MySQL默认隔离级别是REPEATABLE READ，该级别可以避免脏读。为演示需求，将其隔离级别设置为READ UNCOMMITTED。

mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)# 设置隔离级别
mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+------------------+
| Variable_name         | Value            |
+-----------------------+------------------+
| transaction_isolation | READ-UNCOMMITTED |
+-----------------------+------------------+
1 row in set (0.00 sec)

2. 演示脏读

在窗口A中开启事务，并更新Sales部门名称为Sales2。

mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales     |
+---------+-----------+
1 row in set (0.01 sec)mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> UPDATE departments SET dept_name='Sales2' WHERE dept_no='d007';
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales2    |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

此时不要提交事务，否则无法演示脏读现象。
切换到窗口B，查询该部门信息。

mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales2    |
+---------+-----------+
1 row in set (0.01 sec)

从结果看，窗口B中可以看到修改后的部门名称，这是由于窗口B的事务隔离级别比较低，因此读取了窗口A中还没有提交的内容，出现了脏读情况。
脏读演示完毕，可以在窗口A中执行ROLLBACK命令回滚事务，让数据恢复初始状态。

3. 重新设置窗口B中事务的隔离级别

为防止脏读的发生，将B中事务的隔离级别设置为READ COMMITTED，该隔离级别可以避免脏读。

mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+----------------+
| Variable_name         | Value          |
+-----------------------+----------------+
| transaction_isolation | READ-COMMITTED |
+-----------------------+----------------+
1 row in set (0.01 sec)

4. 再次验证脏读

在窗口B中查询部门d007的信息。

mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales     |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

然后在窗口A中开启事务并修改部门d007的信息。

mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> UPDATE departments SET dept_name='Sales3' WHERE dept_no='d007';
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales3    |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

修改数据后再次查询d007的部门信息已更新，但数据未提交。此时在窗口B中查询。

mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales     |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

结果显示窗口B中并没有查询到窗口A中未提交的内容，说明READ COMMITTED隔离级别可以避免脏读。
验证演示完毕，可以在窗口A中执行ROLLBACK命令回滚事务，让数据恢复初始状态。

不可重复读

在MySQL的READ COMMITTED级别下，事务只能读取其他事务已经提交的内容，可以避免脏读现象，但是会出现不可重复读和幻读的情况。
不可重复读是指在事务内重复读取数据，由于多次查询期间，其他事务更新了相关数据，因此出现多次读取结果不一致的现象。

1. 演示不可重复读

在窗口B中设置事务的隔离级别为READ COMMITTED，然后开启事务查询d007的部门信息。

mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+----------------+
| Variable_name         | Value          |
+-----------------------+----------------+
| transaction_isolation | READ-COMMITTED |
+-----------------------+----------------+
1 row in set (0.00 sec)mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales     |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

此时，在窗口A中使用UPDATE语句更新d007的部门信息。

mysql> UPDATE departments SET dept_name='Sales4' WHERE dept_no='d007';
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales4    |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

修改成功后，再次回到窗口B中查询d007的部门信息。

mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales4    |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

结果显示在一个事务中，相同的查询语句两次查询结果不一致。其实不可重复读并不算错误，但在有些情况下却不符合实际需求。
不可重复读演示完毕，可以在窗口B中执行COMMIT命令提交事务。

2. 设置窗口B中事务的隔离级别

为了防止不可重复读的情况出现，修改窗口B中事务的隔离级别为REPEATABLE READ。

mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)

3. 再次验证不可重复读

在窗口B中开启事务，并查询d007的部门信息。

mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales4    |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

在窗口A中使用UPDATE语句更新d007的部门信息：

mysql> UPDATE departments SET dept_name='Sales5' WHERE dept_no='d007';
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales5    |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

然后在窗口B中查询d007的部门信息：

mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d007';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d007    | Sales4    |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

对比窗口B的两次查询结果，发现窗口B中事务的隔离级别修改为REPEATABLE READ后，查询结果是一致的，并没有出现不同的数据，说明此该级别可以避免不可重复读的情况。
验证演示完毕，可以在窗口B中执行COMMIT命令提交事务。

幻读

幻读又被称为虚读，是指在一个事务内两次查询中的数据条数不一致。幻读和不可重复读类似，都是在两次查询过程中。区别是，幻读是由于其他事务插入记录导致记录数变化而引起的。
理论上，REPEATABLE READ级别可以避免脏读、不可重复读，但会出现幻读。不过MySQL的存储引擎通过多版本并发控制机制解决了该问题，所以当事务隔离级别为REPEATABLE READ时可以避免幻读。

1. 设置窗口B中事务的隔离级别

REPEATABLE READ级别可以避免幻读，所以将事务的隔离级别设置得更低。

mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+----------------+
| Variable_name         | Value          |
+-----------------------+----------------+
| transaction_isolation | READ-COMMITTED |
+-----------------------+----------------+
1 row in set (0.00 sec)

2. 演示幻读

在窗口B中开启事务，并查询部门名称以字母D开头的信息：

mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_name LIKE 'D%';
+---------+-------------+
| dept_no | dept_name   |
+---------+-------------+
| d005    | Development |
+---------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

在窗口A中插入新成立的部门Design：

mysql> INSERT INTO departments value('d010', 'Design');
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d010';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d010    | Design    |
+---------+-----------+
1 row in set (0.01 sec)

切换到窗口B中，再次查询部门名称以字母D开头的信息：

mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_name LIKE 'D%';
+---------+-------------+
| dept_no | dept_name   |
+---------+-------------+
| d010    | Design      |
| d005    | Development |
+---------+-------------+
2 rows in set (0.00 sec)

删除数据和新增数据类似，也会出现幻读现象。

幻读演示完毕，可以在窗口B中执行COMMIT命令提交事务。

3. 重新设置窗口B中事务的隔离级别

为避免幻读现象，将窗口B中事务的隔离级别设置为REPEATABLE READ。

mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)

4. 再次验证幻读

在窗口B中开启事务，并查询部门名称以字母D开头的信息：

mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_name LIKE 'D%';
+---------+-------------+
| dept_no | dept_name   |
+---------+-------------+
| d010    | Design      |
| d005    | Development |
+---------+-------------+
2 rows in set (0.00 sec)

在窗口A中插入新成立的部门Design2：

mysql> INSERT INTO departments value('d011', 'Design2');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_no='d011';
+---------+-----------+
| dept_no | dept_name |
+---------+-----------+
| d011    | Design2   |
+---------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

切换到窗口B中，再次查询部门名称以字母D开头的信息：

mysql> SELECT * FROM departments WHERE dept_name LIKE 'D%';
+---------+-------------+
| dept_no | dept_name   |
+---------+-------------+
| d010    | Design      |
| d005    | Development |
+---------+-------------+
2 rows in set (0.00 sec)

对比窗口B中的两次查询结果，发现窗口B设置事务的隔离级别为REPEATABLE READ后，同一个事务的两次查询结果是一致的，并没有读取其他事务新插入的记录。说明REPEATABLE READ可以避免幻读。
验证演示完毕，可以在窗口B中执行COMMIT命令提交事务。

串行化插入问题

事务的隔离级别设置为SERIALIZABLE可以避免脏读、不可重复读和幻读，但也会导致大量的超时和锁竞争，数据库性能极差。

1. 设置窗口B中事务的隔离级别

mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+--------------+
| Variable_name         | Value        |
+-----------------------+--------------+
| transaction_isolation | SERIALIZABLE |
+-----------------------+--------------+
1 row in set (0.01 sec)

2. 演示串行化插入问题

在窗口B中开启事务，并查询表中数据。

mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> SELECT COUNT(1) FROM departments;
+----------+
| COUNT(1) |
+----------+
|       11 |
+----------+
1 row in set (0.00 sec)

切换到窗口A，并插入新成立的部门Design3：

mysql> INSERT INTO departments value('d012', 'Design3');
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

窗口A中执行插入语句后，不会立即执行成功，而是光标闪烁，一直等待。此时提交窗口B中的事务，窗口A中的插入操作会立即执行；否则A中的操作一直等待，直到最后超时提示信息。
默认超时时间是50秒。