事务隔离:为什么你改了我还看不见
前提概要
你肯定不陌生,和数据库打交道的时候,我们总是会用到事务。最经典的例子就
是转账,你要给朋友小王转 100 块钱,而此时你的银行卡只有 100 块钱。
转账过程具体到程序里会有一系列的操作,比如查询余额、做加减法、更新余额等,这些操
作必须保证是一体的,不然等程序查完之后,还没做减法之前,你这 100 块钱,完全可以
借着这个时间差再查一次,然后再给另外一个朋友转账,如果银行这么整,不就乱了么?这
时就要用到“事务”这个概念了。
简单来说,事务就是要保证一组数据库操作,要么全部成功,要么全部失败。在 MySQL
中,事务支持是在引擎层实现的。你现在知道,MySQL 是一个支持多引擎的系统,但并不
是所有的引擎都支持事务。比如 MySQL 原生的 MyISAM 引擎就不支持事务,这也是
MyISAM 被 InnoDB 取代的重要原因之一。
下边这篇文章是以 InnoDB 为例,剖析 MySQL 在事务支持方面的特定实现
隔离性与隔离级别
提到事务,你肯定会想到 ACID(Atomicity、Consistency、Isolation、Durability,即原
子性、一致性、隔离性、持久性),今天我们就来说说其中 I,也就是“隔离性
当数据库上有多个事务同时执行的时候,就可能出现脏读(dirty read)、不可重复读
(non-repeatable read)、幻读(phantom read)的问题,为了解决这些问题,就有
了“隔离级别”的概念
知识补给
脏读(dirty read)
不可重复读(non-repeatable read)
幻读(phantom read)
直接就是偷懒
结合下边讲的那几个隔离类型更好理解
回归正题
在谈隔离级别之前,你首先要知道,你隔离得越严实,效率就会越低。因此很多时候,我们
都要在二者之间寻找一个平衡点。SQL 标准的事务隔离级别包括:读未提交(read
uncommitted)、读提交(read committed)、可重复读(repeatable read)和串行化
(serializable )
- 读未提交是指,一个事务还没提交时,它做的变更就能被别的事务看到。
- 读提交是指,一个事务提交之后,它做的变更才会被其他事务看到。
- 可重复读是指,一个事务执行过程中看到的数据,总是跟这个事务在启动时看到的数据是一致的。当然在可重复读隔离级别下,未提交变更对其他事务也是不可见的。
- 串行化,顾名思义是对于同一行记录,“写”会加“写锁”,“读”会加“读锁”。当出现读写锁冲突的时候,后访问的事务必须等前一个事务执行完成,才能继续执行。
其中“读提交”和“可重复读”比较难理解,所以我用一个例子说明这几种隔离级别。假设
数据表 T 中只有一列,其中一行的值为 1,下面是按照时间顺序执行两个事务的行为。
咱们上个表,借着这个表来聊这个隔离级别
事务A | 事务B |
启动事务 查询得到1 | 启动事务 |
查询得到值1 | |
将1改成2 | |
查询得到值V1 | |
提交事务B | |
查询得到值V2 | |
提交事务A | |
查询得到值V3 |
我们来看看在不同的隔离级别下,事务 A 会有哪些不同的返回结果,也就是图里面 V1、
V2、V3 的返回值分别是什么。
若隔离级别是“读未提交”, 则 V1 的值就是 2。这时候事务 B 虽然还没有提交,但是
结果已经被 A 看到了。因此,V2、V3 也都是 2。
若隔离级别是“读提交”,则 V1 是 1,V2 的值是 2。事务 B 的更新在提交后才能被 A
看到。所以, V3 的值也是 2。
若隔离级别是“可重复读”,则 V1、V2 是 1,V3 是 2。之所以 V2 还是 1,遵循的就
是这个要求:事务在执行期间看到的数据前后必须是一致的.
若隔离级别是“串行化”,则在事务 B 执行“将 1 改成 2”的时候,会被锁住。直到事
务 A 提交后,事务 B 才可以继续执行。所以从 A 的角度看, V1、V2 值是 1,V3 的值
是 2。
说一个跟更更更更简单的理解
在实现上,数据库里面会创建一个视图,访问的时候以视图的逻辑结果为准。在“可重复
读”隔离级别下,这个视图是在事务启动时创建的,整个事务存在期间都用这个视图。
在“读提交”隔离级别下,这个视图是在每个 SQL 语句开始执行的时候创建的。这里需要
注意的是,“读未提交”隔离级别下直接返回记录上的最新值,没有视图概念;而“串行
化”隔离级别下直接用加锁的方式来避免并行访问
我们可以看到在不同的隔离级别下,数据库行为是有所不同的。Oracle 数据库的默认隔离
级别其实就是“读提交”,因此对于一些从 Oracle 迁移到 MySQL 的应用,为保证数据库
隔离级别的一致,你一定要记得将 MySQL 的隔离级别设置为“读提交
配置的方式是,将启动参数 transaction-isolation 的值设置成 READ-COMMITTED。你
可以用 show variables 来查看当前的值
总结来说,存在即合理,哪个隔离级别都有它自己的使用场景,你要根据自己的业务情况来
定。我想你可能会问那什么时候需要“可重复读”的场景呢?(那么肥春根据所学给你讲讲)
假设你在管理一个个人银行账户表。一个表存了每个月月底的余额,一个表存了账单明细。
这时候你要做数据校对,也就是判断上个月的余额和当前余额的差额,是否与本月的账单明
细一致。你一定希望在校对过程中,即使有用户发生了一笔新的交易,也不影响你的校对结
果。
这时候使用“可重复读”隔离级别就很方便。事务启动时的视图可以认为是静态的,不受其
他事务更新的影响。
事务隔离的实现
理解了事务的隔离级别,我们再来看看事务隔离具体是怎么实现的。这里我们展开说明“可
重复读”。
在 MySQL 中,实际上每条记录在更新的时候都会同时记录一条回滚操作。(日志操作)记录上的最新
值,通过回滚操作,都可以得到前一个状态的值。
说一下回滚吧
假设一个值从 1 被按顺序改成了 2、3、4,在回滚日志里面就会有类似下面的记录。
当前值是 4,但是在查询这条记录的时候,不同时刻启动的事务会有不同的 read-view。如
图中看到的,在视图 A、B、C 里面,这一个记录的值分别是 1、2、4,同一条记录在系统
中可以存在多个版本,就是数据库的多版本并发控制(MVCC)。对于 read-view A,要
得到 1,就必须将当前值依次执行图中所有的回滚操作得到
同时你会发现,即使现在有另外一个事务正在将 4 改成 5,这个事务跟 read-view A、B、
C 对应的事务是不会冲突的。
你一定会问,回滚日志总不能一直保留吧,什么时候删除呢?答案是,在不需要的时候才删
除。也就是说,系统会判断,当没有事务再需要用到这些回滚日志时,回滚日志会被删除。
什么时候才不需要了呢?就是当系统里没有比这个回滚日志更早的 read-view 的时候。
基于上面的说明,我们来讨论一下为什么建议尽量不要使用长事务?
长事务意味着系统里会存在很老的事务视图。由于这些事务随时可能访问数据库,所以这个事务提交之前,数据库里面他可能用到的回滚记录都必须保留,这就会导致大连占用存储空间。初次,长事务还占用锁资源。
事务的启动方式
并不是有意使用长事务,通常是由于误用所致
MySQL 的事务启动方式有以下几种:
显式启动事务语句, begin 或 start transaction。配套的提交语句是 commit,回滚语
句是 rollback
set autocommit=0,这个命令会将这个线程的自动提交关掉。意味着如果你只执行一
个 select 语句,这个事务就启动了,而且并不会自动提交。这个事务持续存在直到你主动执行 commit 或 rollback 语句,或者断开连接。有些客户端连接框架会默认连接成功后先执行一个 set autocommit=0 的命令。这就导致
接下来的查询都在事务中,如果是长连接,就导致了意外的长事务。
因此,我会建议你总是使用 set autocommit=1, 通过显式语句的方式来启动事务。
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