MySQL数据库—事务与存储类型

一、事务：

1.事务的概念：

• 事务是一种机制、一个操作序列，包含了一组数据库操作命令，并且把所有的命令作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这组数据库命令要么都执行，要么都不执行。
• 事务是一个不可分割的工作逻辑单元，在数据库系统上执行并发操作时，事务是最小的控制单元。
• 事务适用于多用户同时操作的数据库系统的场景，如银行、保险公司及证券交易系统等等。
• 事务通过事务的整体性以保证数据的一致性。
• 事务能够提高在向表中更新和插入信息期间的可靠性。

所谓事务，它是一个操作序列，这些操作要么都执行，要么都不执行，它是一个不可分割的工作单位。

2.事务的ACID特点： 

ACID，是指在可靠数据库管理系统（DBMS）中，事务(transaction)应该具有的四个特性: 

原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。

这是可靠数据库所应具备的几个特性。

2.1 原子性：

指事务是一个不可在分割的工作单位，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。

• 事务是一个完整的操作，事务的各元素是不可分的。
• 事务中的所有元素必须作为一个整体提交或回滚。
• 如果事务中的任何元素失败，则整个事务将失败。
   

2.2 一致性：

指在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性约束没有被破坏。

• 当事务完成时，数据必须处于一致状态。
• 当事务成功完成时，数据必须再次回到已知的一致状态。
• 在正在进行的事务中，数据可能处于不一致的状态。
• 在事务开始前，数据库中存储的数据处于一致状态。

2.3 隔离性:

指在并发环境中，当不同的事务同时操纵相同的数据时，每个事务都有各自的完整数据空间。

• 对数据进行修改的所有并发事务是彼此隔离的，表明事务必须是独立的，它不应以任何方式依赖于或影响其他事务。
• 修改数据的事务可在另一个使用相同数据的事务开始之前访问这些数据，或者在另一个使用相同数据的事务结束之后访问这些数据。

2.4 持久性：

在事务完成以后，该事务所对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中，并不会被回滚。

• 指不管系统是否发生故障，事务处理的结果都是永久的。
• 一旦事务被提交，事务的效果会被永久地保留在数据库中

 当多个用户进行同时操作， 如果不存在隔离性的事务，就会出现以下状况：

脏读(读取未提交数据)：

脏读 指的是读到了其他事务未提交的数据，未提交意味着这些数据可能会回滚，也就是可能最终不会存到数据库中，也就是不存在的数据。读到了并一定最终存在的数据，这就是脏读。

不可重复读：两次读取的数据内容不一致：

一个事务内两个相同的查询却返回了不同数据。这是由于查询时系统中其他事务修改的提交而引起的。

幻读(前后多次读取，数据总量不一致)：

一个事务对一个表中的数据进行了修改，这种修改涉及到表中的全部数据行。同时，另一个事务也修改这个表中的数据，这种修改是向表中插入一行新数据。那么，操作前一个事务的用户会发现表中还有没有修改的数据行，就好象发生了幻觉一样。

区别：

不可重复读是读异常，但幻读则是写异常

不可重复读是读异常的意思是，如果你不多select几次，你是发现不了你曾经select过的数据行已经被其他人update过了。避免不可重复读主要靠一致性快照。

幻读是写异常的意思是，如果不自己insert一下，你是发现不了其他人已经偷偷insert过相同的数据了。解决幻读主要靠间隙锁。

丢失更新：

两个事务同时读取同一条记录，A先修改记录，B也修改记录（B不知道A修改过），B提交数据后B的修改结果覆盖了A的修改结果。

3.事务的隔离级别：

事务的隔离级别是数据库管理系统（DBMS）用来控制并发事务之间相互影响的程度，以确保事务的执行不会彼此干扰，维持数据的完整性和一致性。标准SQL规范定义了四种事务隔离级别，它们分别是：

• 读未提交（Read Uncommitted）

允许脏读，即允许一个事务可以看到其他事务未提交的修改。

安全性最差   但性能最好 （不使用）

• 读已提交（Read Committed）

允许一个事务只能看到其他事务已经提交的修改，未提交的修改是不可见的。
安全性较差  性能较好  （oracle 数据库 默认就是这种）

• 可重复读（Repeatable Read）

确保如果在一个事务中执行两次相同的SELECT语句，都能得到相同的结果，不管其他事务是否提交这些修改。
安全性较高，性能较差 （mysql 默认的就是这种）

• 串行化（Serializable）

完全串行化的读，将一个事务与其他事务完全地隔离。每次读都需要获得表级共享锁，读写相互都会阻塞。
安全性高  性能差   不使用

mysql默认的事务处理级别是 repeatable read ，而Oracle和SQL Server是 read committed 。

事务隔离级别的作用范围分为两种:
全局级: 对所有的会话有效
会话级: 只对当前的会话有效

4.事务级别的查看与设置：

variables 指变量， global variables 指全局变量

4.1 查询全局事务隔离级别：

show global variables like '%isolation%';SELECT @@global.tx_isolation;

4.2查询会话事务隔离级别：

show session variables like '%isolation%';
SELECT @@session.tx_isolation; 
SELECT @@tx_isolation;

4.3设置全局事务隔离级别：

set global transaction isolation level read committed;
#将当前数据库服务器中所有新启动的事务的默认隔离级别设置为“读已提交”
show global variables like '%isolation%';

4.4 设置会话事务隔离级别：

show global variables like '%isolation%';

5. 事务控制语句：

begin 或  start transaction;  
#显示的开启一个服务commit  或  commit work;
#提交事务，并使已对数据库进行的所有修改变为永久性的。rollback  或  rollback work;
#回滚会结束用户的事务，并撤销正在进行的所有未提交的修改。savepoint s1
#使用 SAVEPOINT 允许在事务中创建一个回滚点，一个事务中可以有多个 
'S1'代表回滚点名称。rollback to [savepoint] s1; 把事务回滚到标记点。

5.1 使用 set 设置控制事务：

SET AUTOCOMMIT=0;						#禁止自动提交
SET AUTOCOMMIT=1;						#开启自动提交，Mysql默认为1
SHOW VARIABLES LIKE 'AUTOCOMMIT';		#查看Mysql中的AUTOCOMMIT值

5.2 测试提交事务：

用另一台机器查看： 

提交事务：

数据发生了变化了： 

5.3 测试回滚事务：

5.4 测试多点回滚：

 

二、存储引擎：

1.存储引擎的概念：

• MySQL中的数据用各种不下同的技术存储在文件中，每一种技术都使用不同的存储机制、索引技巧、锁定水平并最终提供不同的功能和能力，这些不同的技术以及配套的功能在MySQL中称为存储引擎。
• 存储引擎是MySQL将数据存储在文件系统中的存储方式或者存储格式。
• 存储引擎是MySQL数据库中的组件，负责执行实际的数据I/O操作。
• MySQL系统中，存储引擎处于文件系统之上，在数据保存到数据文件之前会传输到存储引擎，之后按照各个存储引擎的存储格式进行存储。

2.存储引擎的分类： 

2.1.MyISAM：

2.1.1 MylSAM介绍：

Mysql 5.5之前的默认数据库引擎，最为常用。拥有较高的插入，查询速度，但不支持事务；

• MylSAM不支持事务，也不支持外键约束，只支持全文索引，数据文件和索引文件是分开保存的。
• 访问速度快，对事务完整性没有要求。
• MylSAM 适合查询、插入为主的应用。
• MylSAM 在磁盘.上存储成三个文件，文件名和表名都相同，但是扩展名分别为：
• .frm 文件存储表结构的定义
• 数据文件的扩展名为 .MYD (MYData)
• 索引文件的扩展名是 .MYI (MYIndex)

特点：

• 表级锁定形式，数据在更新时锁定整个表
• 数据库在读写过程中相互阻塞：
• 串行操作，按照顺序操作，每次在读或写的时候会把全表锁起来
• 也会在数据读取的过程中阻塞用户的数据写入数据单独写入或读取，速度过程较快且占用资源相对少。
• 会在数据写入的过程阻塞用户数据的读取

特性：数据单独写入或读取，速度过程较快且占用资源相对少

• MyIsam 是表级锁定，读或写无法同时进行
• 好处是：分开执行时，速度快、资源占用相对较少（相对）

表级锁：

表级锁是数据库管理系统中用于并发控制的一种机制，它作用于整个数据表，而不是表中的单行或多行。当一个事务对表施加了表级锁之后，其他事务将无法对该表进行写入操作（排他锁，Exclusive Lock），或者在某些情况下也无法进行读取操作（共享锁，Shared Lock），直到第一个事务释放表级锁为止。
特点：

1. 锁定粒度较粗
2. 易于管理
3. 并发性能受限
4. 适用场景

2.1.2 MyISAM 表支持3种不同的存储格式：

1.静态（固定长度）表：

静态表是默认的存储格式。静态表中的字段都是非可变字段，这样每个记录都是固定长度的，这种存储方式的优点是存储非常迅速，容易缓存，出现故障容易恢复;缺点是占用的空间通常比动态表多。

2.动态表：

静态表是默认的存储格式。静态表中的字段都是非可变字段，这样每个记录都是固定长度的，这种存储方式的优点是存储非常迅速，容易缓存，出现故障容易恢复;缺点是占用的空间通常比动态表多。

3.压缩表：

压缩表由 myisamchk 工具创建，占据非常小的空间，因为每条记录都是被单独压缩的，所以只有非常小的访问开支。（压缩的过程中会占用CPU性能。

2.1.2 MyISAM 适用的生产场景：

• 公司业务不需要事务的支持
• 单方面读取或写入数据比较多的业务
• MyISAM存储引擎数据读写都比较频繁场景不适合
• 使用读写并发访问相对较低的业务
• 数据修改相对较少的业务
• 对数据业务一致性要求不是非常高的业务
• 服务器硬件资源相对比较差 

MyIsam：适合于单方向的任务场景、同时并发量不高、对于事务要求不高的场景 

2.2  InnoDB 存储引擎：

2.2.1 lnnoDB存储引擎介绍：

• 支持事务，支持4个事务隔离级别
• 行级锁定，但是全表扫描仍然会是表级锁定
• MySQL从5.5.5版本开始，默认的存储引擎为InnoDB
• 读写阻塞与事务隔离级别相关
• 能非常高效的缓存索引和数据
• 表与主键以簇的方式存储 BTREE
• 支持分区、表空间，类似 oracle 数据库
• 支持外键约束，5.5前不支持全文索引，5.5后支持全文索引
• 对硬件资源要求还是比较高的场合

注意：

• 使用 like 进行模糊查询时，会进行全表扫描，锁定整个表。
• 对没有创建索引的字段进行查询，也会进行全表扫描锁定整个表。
• 使用索引进行查询，则是行级锁定。

行级锁：

行级锁是一种更细粒度的锁定机制，它是数据库管理系统为了实现并发控制而在行级别上进行的锁定。与表级锁不同，行级锁只针对特定行数据进行锁定，不影响其他行的操作，这样可以极大地提高多用户环境下数据库的并发处理能力和效率。

特点：

1. 精细控制
2. 高并发性
3. 资源消耗
4. 死锁可能性
5. 典型使用场景

在MySQL等关系型数据库中，lnnoDB存储引擎支持行级锁定，而MyISAM存储引擎则支持表级锁定。

死锁：

死锁（Deadlock）是指在并发环境下，两个或多个事务在执行过程中，因争夺资源而造成的一种相互等待的现象，使得事务无法继续执行下去。每个事务都在等待对方释放自己所需要的资源，因此陷入僵局，无法向前推进。

1. 资源争抢：多个事务同时要求获取已经被其他事务锁定的资源（如行级锁、表级锁等）。

2. 循环等待：事务间形成了一个等待链条，A事务等待B事务释放资源，B事务又在等待C事务释放资源，而C事务可能又在等待A事务释放资源，这就构成了一个循环等待。

3. 预防死锁：通过限制事务的加锁顺序或一次性申请所有需要的锁等方式来防止死锁的发生。

4. 检测并解除死锁：周期性检查是否存在死锁，并通过撤销（Rollback）其中一个或多个事务来打破死锁环路。

5. 超时等待：设置锁请求的超时时间，超过这个时间还没有获取到锁的事务将会自动回滚或重新尝试。

2.2.2 InnoDB 适用的生产场景：

• 业务需要事务的支持。
• 行级锁定对高并发有很好的适应能力，但需确保查询是通过索引来完成。
• 业务数据更新较为频繁的场景。
  • 如：论坛，微博等。
• 业务数据一致性要求较高。
  • 如：银行业务。
• 硬件设备内存较大，利用 InnoDB 较好的缓存能力来提高内存利用率，减少磁盘IO的压力。

2.2.3：MyISAM 和 InnoDB 的区别：

• InnoDB支持事物，而MyISAM不支持事物。
• lnnoDB支持行级锁，而MyISAM支持表级锁，
• InnoDB支持MVCC，而MyISAM不支持。
• lnnoDB支持外键。而MyISAM不支持。
• lnnoDB全文索引，而MyISAM支持。

3.MySQL 存储引擎的管理：

1.存储引擎的查看：

1.1 查看当前数据库支持的存储引擎:

show engines;

 

1.2 查看当前的默认的存储引擎:

show variables like '%storage_engine%';

1.3 查看指定表的存储引擎:

use  库名;show create table 表名;或show table status from 库名 where name='表名'\G;

2.存储引擎的修改:

2.1 创建表时直接指定:

create table 表名(...) engine=引擎名;

查看：

2.2直接修改表结构中的存储引擎：

alter table 表名 engine = 引擎名称;

2.3 修改默认的存储引擎：

通过修改 /etc/my.cnf 配置文件

找到mysql安装目录下的模块主配置文件 /etc/my.cnf ： 找到default-storage-engine=INNODB 改为目标引擎，default-storage-engine=MYISAM 重启mysqld服务

3.InnoDB 的索引和锁的关系：

 InnoDB 行锁是通过给索引项加锁来实现的，如果没有索引，InnoDB将通过隐藏的聚簇索引来对记录加锁（一般称为表锁）。

3.1测试表准备：

 

3.2 InnoDB 行锁 演示：

事务1：

事务2： 

3.3 InnoDB 表锁演示：

事务1：

事务2：

避免死锁的解决方案 ：
1.使用更合理的业务逻辑，以固定的顺序访问表和行。

2、大事务拆小。大事务更倾向于死锁，如果业务允许，将大事务拆小。

3、在同一个事务中，尽可能做到一次锁定所需要的所有资源，减少死锁概率。

4、降低隔离级别。如果业务允许，将隔离级别调低也是较好的选择，比如将隔离级别从RR调整为RC，可以避免掉很多因为gap锁造成的死锁。

5、为表添加合理的索引。如果不使用索引将会为表的每一行记录添加上锁，死锁的概率大大增加。