Mysql事务特性、隔离特性的实现方法-创新互联

一、 关系型数据库的ACID特性

1. 原子性（Atomicity）：事务是最小的执行单位，不允许分割。原子性确保要么执行完整的动作，要么就什么都不做。
2. 一致性（Consistency）：执行事务前后数据应该保持一致，例如转账业务中，无论事务是否成功，双方总额应当不变。
3. 隔离性（Isolation）：并发访问数据库时，一个用户的事务不被其他事务所干扰，且各并发事务之间数据库是独立的。
4. 持久性（Durability）：一个事务被提交之后，它对数据库中数据的改变是持久的，即使数据库发生故障也不应该对其有影响。

• ACID之间的关系
  只有保证了事务的持久性、原子性和隔离性，才能保证一致性。即A、I、D是手段，C是目的。
  原子性、隔离性和持久性是数据库的属性，而一致性是应用程序的属性。

二、 并发事务带来的问题

1. 脏读（Dirty read）
   一个事务执行修改数据但是在提交之前进行数据回滚（也就是什么都没改），而另外一个事务在数据回滚之前读取了这个数据，即读到了第一步修改过的数据，这个数据即为脏数据。
2. 丢失修改（Lost to modify）
   一个事务对某一数据进行修改后，另一个事务也进行了同样的修改，这样第一个事务内的修改结果就丢失了，此为丢失修改。
3. 不可重复读（Unrepeatable read）
   指在一个事务内多次读同一数据。事务A两次读取同一数据之间事务B对数据进行修改，则事务A两次读取的值不同。
4. 幻读（Phantom read）
   一个事务读取了几行数据，另一个事务插入了几行数据，第一个事务再次查询时就会发现一些原本不存在的记录，此为幻读。

三、SQL标准定义的事务隔离级别

1. 读取未提交（Read-Uncommitted）：最低的隔离级别，允许读取尚未提交的数据变更，可能导致脏读、幻读或不可重复读。
2. 读取已提交（Read-Commited）：允许读取并发事务已经提交的数据，可以阻止脏读，但不可避免幻读和不可重复读。
3. 可重复读（Repeatable-Read）：对同一字段的多次读取结果一致，除非数据是被本身事务自己所修改，可以阻止脏读和不可重复读，幻读仍有可能。
4. 可串行化（Serializable）：最高的隔离级别，完全服从ACID隔离级别。所有的事务依次逐个执行，事务之间完全不会产生干扰。

四、 MySQL隔离级别的实现方法

MySQL的隔离级别基于锁和MVCC机制(多版本并发控制)共同实现。

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• 版本链：数据表中的每行数据除了肉眼可见的数据还有几个隐藏字段，如下所述
  db_trx_id：最近修改/插入此行数据的事务ID：记录/创建这条记录最后一次修改该记录的事务ID；
  db_roll_ptr：回滚指针，指向这条记录的上一个版本（存储于rollback segment里）；
  db_row_id：隐式主键，若数据表没有自定义主键，InnoDB会以db_row_id产生一个聚簇索引；
  delete_bit：删除标志，记录数据被更新或删除（并不是真的删除，而是改变删除标志）
• undo日志：每次对数据库记录进行改动都会生成一条undo日志，每条undo日志也有一个roll_ptr属性，可以将此条数据对应的所有undo日志串成一个链表，表示这条记录的版本链。
  

对该条记录每次进行更新后，都会将旧值放到一条undo日志中，视为该记录的一个旧版本，所有的版本形成一个链表（版本链），版本链的头节点就是当前记录最新的值，另外，每个版本中还包含生成该版本时对应的事务id。

• Read View（读视图）
  事务进行快照读操作的时候产生读视图，在该事务执行快照读的一刻，会生成数据库系统当前的一个快照。读视图记录并维护系统当前活跃事务的ID列表，表示系统中当前不应该被本事务看到的其他事务ID列表。
  读视图主要用于做可见性判断，即某个事务执行快照读的时候，对该记录创建一个读视图，把它比作条件用来判断当前事务能够看到哪个版本的数据，既可能是当前最新的数据，也有可能是该行记录的undo日志中某个版本的数据。

4.2 RU（脏读、不可重复读、幻读都无法避免）

• 所有的读操作不加锁，读到的数据都是最新的数据；
• 所有的写操作加行级锁，写完释放。

4.3 RC（不可重复读和幻读无法避免）和RR（无法避免幻读）

• RC隔离级别：
  读操作：不加锁，每个快照读都会生成并获取最新的Read View，在读取时如果该行数据被其他事务占用，则通过版本链和Read View找到上一个有效的历史记录。
  写操作：加行级锁。事务执行后，会在undo日志中写入修改记录，更新版本链。

• RR隔离级别：
  读操作：不加锁，同一个事务中第一个快照读才会创建Read View，即之后快照读获取的都是同一个Read View，故可以避免重复读。
  写操作：同RC。

4.4 串行化：读和写都加锁。

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