MySQL 事务隔离级别和多版本并发控制MVCC

MySQL 提供了两种事务型的存储引擎：InnoDB 和 NDB Cluster 。另外还有一些第三方存储引擎也支持事务

1. 数据库事务

数据库事务指的是一组数据操作，事务内的操作要么就是全部成功，要么就是全部失败。

例如在转账的流程下，张三给李四转账 2000事务隔离级别，第一步在账单账户下扣除 2000，第二步在李四账户下增加 2000，这两步可以视为一个事务。如果两步都成功则转账成功，如果其中任意一步失败，则撤回转账操作

事务具有原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）四个特性，简称 ACID。

这里主要说的是隔离性

2. 事务并发可能出现的问题

为什么要有隔离级别，主要为了防止在事务并发中出现的一系列问题

假设我们的表结构和数据如下：

create table movie (
   id int unsigned not null auto_increment primary key,
   name varchar(30) not null comment '电影名称',
   price int not null comment '票价'
)ENGINE=InnoDB comment='电影';
INSERT INTO movie (id, name, price) VALUES (1, '唐探3', 70);
INSERT INTO movie (id, name, price) VALUES (2, '你好，李焕英', 60);

2.1 脏读

脏读指的是读到了其他事务未提交的数据。在事务中未提交的数据有可能是临时数据或者可能需要回滚的数据，本身可能并不会存到数据库中，这就是脏读。

在事务开始前，唐探 3 的价格为 70 元。

事务一先开启事务，然后事务二后开启事务，因为事务二当时处理的快点，先把价格改成了 55 元，此时事务还未提交或者回滚，这时事务一要读这条数据，如果读到事务二已经改动但未提交的数据，即 55 元，这时就发生了脏读

事务隔离级别_事务级别_数据库事务隔离等级

2.2 不可重复读

不可重复读指的是在同一事务内，不同的时刻读到的同一批数据可能是不一样的，可能会受到其他事务的影响，比如在第一次读数据和第二次读数据时，中间其他事务也对这个数据进行了修改，导致同一事务对同一条数据读取发生前后不一致。这种情况通常发生在数据**更新（UPDATE）**操作。

事务级别_数据库事务隔离等级_事务隔离级别

2.3 幻读

幻读是指一个事务在前后两次查询同一个范围的时候，后一次查询看到了前一次查询没有看到的行。

事务级别_数据库事务隔离等级_事务隔离级别

3. 事务隔离级别

SQL 标准定义了四种隔离级别事务隔离级别，MySQL 全都支持。这四种隔离级别分别是：

读未提交（READ UNCOMMITTED）读提交（READ COMMITTED）可重复读（REPEATABLE READ）串行化（SERIALIZABLE）

其中每个隔离级别来解决对应的问题

数据库事务隔离等级_事务级别_事务隔离级别

从这个表中可以看到隔离级别越高则解决的问题越多，同时级别越高对并发性能的影响也就越大

其中读未提交（READ UNCOMMITTED）则什么都没有解决，这里不在讨论这种隔离级别

3.1 读已提交（READ COMMITTED）是如何工作的

读已提交解决了脏读问题

在读已提交中，主要是针对 update 语句进行处理，首先再看一下，出现脏读的场景，其中前 6 步是刚才模拟发生脏读的情况，在读已提交的隔离级别下：在第 4 步中需要执行发现需要执行查询操作，但是因为发现在事务二中该数据已经被修改，则需要等到事务二完成（提交或者回滚）才能进行查询，因此事务一的第 4，5 步需要等到事务二中 6 执行完成后才能执行

数据库事务隔离等级_事务级别_事务隔离级别

3.2 可重复读（REPEATABLE READ）

可重复读解决了脏读和不可重复读的问题

事务隔离级别_数据库事务隔离等级_事务级别

Q: 为什么对事务二中对 id = 1 的数据进行了写（update）而事务一步需要阻塞还能读到呢？

A: 因为InnoDB有MVCC机制（多版本并发控制），可以使用快照读，而不会被阻塞。

3.3 串行化（SERIALIZABLE）

这个模式就相对简单了，它要求事务序列化执行，事务只能一个接着一个地执行，不能并发执行，解决了脏读、不可重复读和幻读，当然性能也是最差的。

4. 多版本并发控制(MVCC)

MySQL 大部分事务型存储引擎并不是简单的行级锁。基于提升并发行的考虑，它们一般都同时实现了多版本并发控制 MVCC.

4.1 InnoDB 的MVCC

InnoDB 的 MVCC ，是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的。这两个列一个保存了行的创建时间，一个保存行的过期时间(或删除时间)，当然存储的并不是真正的时间，而是系统版本号。每开始一个事务，系统版本号就会自动递增，事务开始时刻的版本号作为当前事务的版本号，用来和查询到的每行记录的版本号就行比较。

以下是 REPEATABLE READ 的隔离级别下具体操作：

保存着两个额外的系统版本号，使大多数读操作都可以不用加锁。这样设计使得读数据操作很简单，性能很好，并且也能保证只会读取到符合标准的行

5. 混合存储引擎下的事务问题

MySQL 在服务层不管理事务，事务由下层的存储引擎实现，所以在不同的存储引擎中处理同一个事务是不可靠的。例如： table_a 使用 innodb 引擎， table_b 使用 MyISAM 引擎(不支持事务) 假设以下操作在一个事务中：

insert table_a ...    # 1
insert table_b ...    # 2
update table_a ...    # 3

假设在执行 #3 时出现了异常，这时事务要回滚，因为 table_b 并不支持事务，这就导致 table_b 的修改无法回滚，导致违反事务的一致性和原子性

6. 查看和设置隔离级别

6.1 查看隔离级别

查看当前的隔离级别

-- 方式一
show variables like '%tx_isolation%';
-- 方式二
select @@tx_isolation;

查看会话的隔离级别

SELECT @@session.tx_isolation;

查看全局的隔离级别

SELECT @@global.tx_isolation;

以上的方式适用 MySQL 8.0 以前版本，在 MySQL 8.0.3 中将 tx_isolation 替换成了 transaction_isolation 变量替换了, 将上面的 tx_isolation

6.2 修改隔离级别

MySQL 提供了 SET TRANSACTION 语句，该语句可以改变单个会话或全局的事务隔离级别。语法格式如下：

SET [SESSION | GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE}

其中，SESSION 和 GLOBAL 关键字用来指定修改的事务隔离级别的范围：

任何用户都能改变会话的事务隔离级别，但是只有拥有 SUPER 权限的用户才能改变全局的事务隔离级别。

6.3 适用 JDBC 修改当前连接的隔离级别

在 connection 中提供了 setTransactionIsolation() 来修改当前连接的隔离级别，使用方法如下：

connection.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED);

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事务级别隔离

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