每天多学一点：深入探究`MySQL`事务隔离及其实现

事务的特性

并不是所有数据库引擎都支持事务，例如 MyISAM 就不支持事务因此，大多数 MySQL 的引擎都是使用 InnoDB

原子性（Atomicity）：一个事务里的操作，要么全都成功执行，要么全都不不执行如果事务执行途中发生错误，会回滚到事务开始前的状态，事务中已经执行的改动全部被撤销
一致性（Consistency）：执行事务操作前后，数据满足完整性约束，数据库保持一致性
持久性（Durability）：事务操作结束后，对数据的修改是永久性的，即使系统故障也不会丢失
隔离性（Isolation）：数据库允许多个并发事务同时对数据的读写，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致

InnoDB 引擎通过以下几个方案来确保事务的四个特性：

由于同一时刻 MySQL 允许多个客户端并发连接，意味着同时存在多个事务并行的情况在多个事务并发的情况下，根据不同的隔离级别，可能出现脏读、不可重复读、幻读的问题

假设有这么一个转账操作的场景，小彭的VX余额有 100W，然后给你转账 50W，预期正确结果为我的余额变为 50W，你的余额多了 50W

脏读：一个事务读到了另一个未提交事务修改过的数据，且未提交的事务发生了回滚

【🌰】假设有 A 和 B 两个并发的事务：

由于事务 A 是还未提交的，随时可能发生回滚操作，如果 A 发生了回滚，那么 B 刚才读取到的数据就是过期的数据，这种现象就称为脏读

不可重复读：在一个事务内多次读取同一个数据，出现前后两次读取到的数据不一致的情况

【🌰】假设有 A 和 B 两个并发的事务：

事务 A 再次读取时，发现小彭的余额变成了 50W，前后不一致，这种现象就称为不可重复读

幻读：在一个事务内多次查询某个符合查询条件的记录数量，出现前后两次查询到的记录数不一致的情况

【🌰】假设有 A 和 B 两个并发的事务：

事务 A 再次查询账户余额大于 10W 的记录，返回了 6 条记录，发现与之前查询返回的记录数不一致，这种现象就称为幻读

前面说的几种现象，按照严重程度排序：

脏读 > 不可重复读 > 幻读

SQL 标准提出了四种隔离级别来应对这些现象，隔离级别越高，性能效率就越低，四种隔离级别如下：

读未提交（READ-UNCOMMITTED）：一个事务还没提交时，它的变更就可以被其他事务看到
读已提交（READ-COMMITTED）：指一个事务提交之后，它做的变更才能被其他事务看到
可重复度（REPEATABLE-READ）：指一个事务执行过程中看到的数据与事务启动时看到的数据保持一致（MySQL InnoDB 默认隔离级别）
串行化（SERIALIZABLE）：对记录加上读写锁，在多个事务对同一条记录进行读写操作时，如果发现了读写冲突的时候，后操作的事务必须等前一个事务执行完成，才能接着执行

隔离程度由高到低如下：

串行化 > 可重复度 > 读已提交 > 读未提交

不同的隔离级别，并发事务时可能发生的现象有所差异：

MySQL 在可重复度读隔离级别下，可以很大程度上避免幻读现象，有以下两种解决方案：

针对快照读（普通的 SELECT 语句），通过 MVCC 多版本并发控制很好地解决幻读问题：因为可重复读隔离级别下，事务执行过程中看到的数据与开始时保持一致，即使中途有其他事务插入一条数据，也查询不到这条数据
针对当前读（SELECT ... FOR UPDATE 等），通过 Next-key Lock （记录锁+间隙锁）方式很大程度上解决幻读问题：因为执行 SELECT ... FOR UPDATE 语句的时候，会加上锁，其他事务尝试在锁范围内插入一条记录时会被阻塞

读未提交：因为可以直接读到未提交事务修改的数据，所以直接读取最新的数据即可
串行化：通过加读写锁的方式来避免并行访问
读提交 & 可重复读：通过 Read View （数据快照）实现，区别在于创建的时机不同。读提交是在每个语句执行之前都会重新生成一个 Read View；可重复度读是启动事务时生成一个 Read View，之后整个事务期间都使用该 Read View

MySQL 有两种开启事务的命令：

Read View 四个重要的字段：

聚餐索引中的两个隐藏列

假设在账户余额表中有一条记录：

隐藏列

对于使用 InnoDB 存储引擎的数据表，它的聚簇索引记录中都包含如下隐藏列：

trx_id 对当前聚簇索引改动的事务ID
roll_pointer 每次对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把旧版的记录写入到 undo 日志中，这个指针会指向每一个旧版本记录，所以可以通过它来找到修改前的记录

创建 Read View 后，记录中的 trx_id 存在以下三种情况：

记录中的trx_id

一个事务去访问记录时，除了自己的更新记录总是可见之外，还有几种情况：

如果记录的 trx_id 值小于 Read View 中的 min_trx_id 值，表示这个版本的记录是在创建 Read View 前已经提交的事务生成的，该版本的记录对当前事务可见
如果记录的 trx_id 值大于或等于 Read View 中的 max_trx_id 值，表示这个版本的记录是在创建 Read View 之后才启动的事务生成的，该版本的记录对当前事务不可见
如果记录的 trx_id 介于 Read View 的 min_trx_id 与 max_trx_id 之间，需要判断 trx_id 是否在 m_ids 列表中：
- 如果记录的 trx_id 在 m_ids 中，表示生成该版本记录的活跃事务仍处于活跃状态（未提交事务），该版本的记录对当前事务不可见
- 如果记录的 trx_id 不在 m_ids 中，表示生成该版本记录的事务已经提交，该版本的记录对当前事务可见