MySQL 四種事務隔離級別 + 鎖

一、事務的基本要素（ACID）

　　1、原子性（Atomicity）：事務開始後所有操作，要麼全部做完，要麼全部不做，不可能停滯在中間環節。事務執行過程中出錯，會回滾到事務開始前的狀態，所有的操作就像沒有發生一樣。也就是說事務是一個不可分割的整體，就像化學中學過的原子，是物質構成的基本單位。

　　 2、一致性（Consistency）：事務開始前和結束後，數據庫的完整性約束沒有被破壞 。比如A向B轉賬，不可能A扣了錢，B卻沒收到。

　　 3、隔離性（Isolation）：同一時間，只允許一個事務請求同一數據，不同的事務之間彼此沒有任何干擾。比如A正在從一張銀行卡中取錢，在A取錢的過程結束前，B不能向這張卡轉賬。

　　 4、持久性（Durability）：事務完成後，事務對數據庫的所有更新將被保存到數據庫，不能回滾。

二、事務的併發問題

　　1、髒讀：事務A讀取了事務B更新的數據，然後B回滾操作，那麼A讀取到的數據是髒數據

　　2、不可重複讀（修改）：事務 A 多次讀取同一數據，事務 B 在事務A多次讀取的過程中，對數據作了更新並提交，導致事務A多次讀取同一數據時，結果 不一致。【需要行鎖就可以解決】

　　3、幻讀（新增/刪除）：系統管理員A將數據庫中所有學生的成績從具體分數改爲ABCDE等級，但是系統管理員B就在這個時候插入了一條具體分數的記錄，當系統管理員A改結束後發現還有一條記錄沒有改過來，就好像發生了幻覺一樣，這就叫幻讀。【需要表鎖才能解決】

　　小結：不可重複讀的和幻讀很容易混淆，不可重複讀側重於修改，幻讀側重於新增或刪除。解決不可重複讀的問題只需鎖住滿足條件的行，解決幻讀需要鎖表

 

三、MySQL事務隔離級別，其實很好記，其實就是讀的範圍不同而已，看後面的標註就很好記了

1.可以讀到未提交的數據

2.可以讀到已提交的數據

3.可以重複的讀同一條數據沒問題

4.串行化

事務隔離級別	髒讀	不可重複讀	幻讀
讀未提交（read-uncommitted）可以讀到未提交的數據	是	是	是
讀已提交（read-committed）可以讀到已提交的數據	否	是	是
可重複讀（repeatable-read）	否	否	是
串行化（serializable）	否	否	否

併發性能也是從上到下，越來越差，因爲越來越嚴格
 

mysql默認的事務隔離級別爲repeatable-read

show VARIABLES like '%ISOLATION%'
transaction_isolation	REPEATABLE-READ

四、用例子說明各個隔離級別的情況

　1、讀未提交：

　　　　（1）打開一個客戶端A，並設置當前事務模式爲read uncommitted（未提交讀），查詢表account的初始值：

 

　　　　（2）在客戶端A的事務提交之前，打開另一個客戶端B，更新表account：

 

 

　　　　（3）這時，雖然客戶端B的事務還沒提交，但是客戶端A就可以查詢到B已經更新的數據：

 

　　　　（4）一旦客戶端B的事務因爲某種原因回滾，所有的操作都將會被撤銷，那客戶端A查詢到的數據其實就是髒數據：

 

 　　　　（5）在客戶端A執行更新語句update account set balance = balance - 50 where id =1，lilei的balance沒有變成350，居然是400，是不是很奇怪，數據不一致啊，如果你這麼想就太天真 了，在應用程序中，我們會用400-50=350，並不知道其他會話回滾了，要想解決這個問題可以採用讀已提交的隔離級別

 

　　2、讀已提交

　　　　（1）打開一個客戶端A，並設置當前事務模式爲read committed（未提交讀），查詢表account的所有記錄：

 

　　　　（2）在客戶端A的事務提交之前，打開另一個客戶端B，更新表account：

 

　　　　（3）這時，客戶端B的事務還沒提交，客戶端A不能查詢到B已經更新的數據，解決了髒讀問題：

 

　　　　（4）客戶端B的事務提交

　　　　（5）客戶端A執行與上一步相同的查詢，結果 與上一步不一致，即產生了不可重複讀的問題

 

 　　3、可重複讀

 　　　　（1）打開一個客戶端A，並設置當前事務模式爲repeatable read，查詢表account的所有記錄

　　　　（2）在客戶端A的事務提交之前，打開另一個客戶端B，更新表account並提交

　　　　（3）在客戶端A查詢表account的所有記錄，與步驟（1）查詢結果一致，沒有出現不可重複讀的問題

　　　　（4）在客戶端A，接着執行update balance = balance - 50 where id = 1，balance沒有變成400-50=350，lilei的balance值用的是步驟（2）中的350來算的，所以是300，數據的一致性倒是沒有被破壞。

可重複讀的隔離級別下使用了MVCC機制，

select操作不會更新版本號，是快照讀（歷史版本）；

insert、update和delete會更新版本號，是當前讀（當前版本）。

（5）重新打開客戶端B，插入一條新數據後提交

（6）在客戶端A查詢表account的所有記錄，沒有 查出 新增數據，所以沒有出現幻讀

下面來一個更直觀的例子：

1. 準備兩個終端，在此命名爲 mysql 終端 1 和 mysql 終端 2，準備一張測試表 test 並調整隔離級別爲 REPEATABLE READ，任意一個終端執行即可。

   SET @@session.transaction_isolation = 'REPEATABLE-READ';
   
   create database test;
   
   use test;
   
   create table test(id int primary key,name varchar(20));

    

2. 登錄 mysql 終端 1，開啓一個事務。

   begin;
   
   select * from test; -- 無記錄

    

3. 登錄 mysql 終端 2，開啓一個事務。

   begin;
   
   select * from test; -- 無記錄

    

4. 切換到 mysql 終端 1，增加一條記錄並提交。

   insert into test(id,name) values(1,'a');
   
   commit;

    

5. 切換到 msyql 終端 2。

   	
   select * from test; --此時查詢還是無記錄

   通過這一步可以證明，在該隔離級別下已經讀取不到別的已提交的事務，如果想看到 mysql 終端 1 提交的事務，在 mysql 終端 2 將當前事務提交後再次查詢就可以讀取到 mysql 終端 1 提交的事務。我們接着實驗，看看在該隔離級別下是否會存在別的問題。

6. 此時接着在 mysql 終端 2 插入一條數據。

   insert into test(id,name) values(1,'b'); 
   -- 此時報主鍵衝突的錯誤

    

也許到這裏您心裏可能會有疑問，

明明在第 5 步沒有數據，爲什麼在這裏會報錯呢？其實這就是該隔離級別下可能產生的問題，MySQL 稱之爲幻讀。

注意我在這裏強調的是 MySQL 數據庫，Oracle 數據庫對於幻讀的定義可能有所不同

補充：

　　1、事務隔離級別爲讀提交時，寫數據只會鎖住相應的行

　　2、事務隔離級別爲可重複讀時，如果檢索條件有索引（包括主鍵索引）的時候，默認加鎖方式是next-key 鎖；如果檢索條件沒有索引，更新數據時會鎖住整張表。一個間隙被事務加了鎖，其他事務是不能在這個間隙插入記錄的，這樣可以防止幻讀。

　　3、事務隔離級別爲串行化時，讀寫數據都會鎖住整張表

　　 4、隔離級別越高，越能保證數據的完整性和一致性，但是對併發性能的影響也越大。

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鎖：[二者關係：鎖是實現事務隔離級別的手段]

鎖也是數據庫管理系統區別文件系統的重要特徵之一。

鎖機制使得在對數據庫進行併發訪問時，可以保障數據的完整性和一致性。

對於鎖的實現，各個數據庫廠商的實現方法都會有所不同。

本文討論 MySQL 中的 InnoDB 引擎的鎖

鎖的類型

InnoDB 實現了兩種類型的行級鎖：

• 共享鎖（也稱爲 S 鎖）【讀鎖】：允許事務讀取一行數據。

  可以使用 SQL 語句 select * from tableName where … lock in share mode; 手動加 S 鎖。

• 獨佔鎖（也稱爲 X 鎖）【寫鎖】：允許事務刪除或更新一行數據。

  可以使用 SQL 語句 select * from tableName where … for update; 手動加 X 鎖。也就是說這個語句對應的鎖就相當於update帶來的效果 

• 一旦一個事務獲取了這個鎖，其他的事務是沒法在這些數據上執行 for update

• 雖然我們平時幾乎不會使用select for update進行查詢，但是，要記住，update語句之前就是要進行一次for update的select查詢的！

• 【結論】： 

  lock in share mode適用於兩張表存在業務關係時的一致性要求，

• for  update適用於操作同一張表時的一致性要求。

• 注：普通 select 語句默認不加鎖，而CUD操作默認加排他鎖。

行鎖的算法

InnoDB 存儲引擎使用三種行鎖的算法用來滿足相關事務隔離級別的要求。

• Record Locks

  該鎖爲索引記錄上的鎖，如果表中沒有定義索引，InnoDB 會默認爲該表創建一個隱藏的聚簇索引，並使用該索引鎖定記錄。

• Gap Locks

  該鎖會鎖定一個範圍，但是不括記錄本身。可以通過修改隔離級別爲 READ COMMITTED 或者配置 innodb_locks_unsafe_for_binlog 參數爲 ON。

• Next-key Locks

  該鎖就是 Record Locks 和 Gap Locks 的組合，即鎖定一個範圍並且鎖定該記錄本身。InnoDB 使用 Next-key Locks 解決幻讀問題。需要注意的是，如果索引有唯一屬性，則 InnnoDB 會自動將 Next-key Locks 降級爲 Record Locks。舉個例子，如果一個索引有 1, 3, 5 三個值，則該索引鎖定的區間爲 (-∞,1], (1,3], (3,5], (5,+ ∞)

死鎖

死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中，由於競爭資源或者由於彼此通信而造成的一種阻塞的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。此時稱系統處於死鎖狀態或系統產生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱爲死鎖進程

InnoDB 引擎採取的是 wait-for graph 等待圖的方法來自動檢測死鎖，如果發現死鎖會自動回滾一個事務。

1. 準備兩個終端，在此命名爲 mysql 終端 1 和 mysql 終端 2，分別登入 mysql，再準備一張測試表 test 寫入兩條測試數據，並調整隔離級別爲 SERIALIZABLE，任意一個終端執行即可。

   SET @@session.transaction_isolation = 'REPEATABLE-READ';
   
   create database test;
   
   use test;
   
   create table test(id int primary key);
   
   insert into test(id) values(1),(2);

    

2. 登錄 mysql 終端 1，開啓一個事務，手動給 ID 爲 1 的記錄加 X 鎖。

   begin;
   
   select * from test where id = 1 for update;

    

3. 登錄 mysql 終端 2，開啓一個事務，手動給 ID 爲 2 的記錄加 X 鎖。

   begin;
   
   select * from test where id = 2 for update;

    

4. 切換到 mysql 終端 1，手動給 ID 爲 2 的記錄加 X 鎖，此時會一直卡住，因爲此時在等待第 3 步中 X 鎖的釋放，直到超時，超時時間由 innodb_lock_wait_timeout 控制。

   select * from test where id = 2 for update;

    

此時，通過 

--查看數據庫死鎖
show engine innodb status

\G 命令可以看到 LATEST DETECTED DEADLOCK 相關信息，即表明有死鎖發生；或者通過配置 innodb_print_all_deadlocks（MySQL 5.6.2 版本開始提供）參數爲 ON 將死鎖相關信息打印到 MySQL 的錯誤日誌。

 

鎖的優化建議

鎖如果利用不好，會給業務造成大量的卡頓現象，在瞭解了鎖相關的一些知識點後，我們可以有意識的去避免鎖帶來的一些問題。

1. 合理設計索引，讓 InnoDB 在索引鍵上面加鎖的時候儘可能準確，儘可能的縮小鎖定範圍，避免造成不必要的鎖定而影響其他 Query 的執行。
2. 儘可能減少基於範圍的數據檢索過濾條件，避免因爲間隙鎖帶來的負面影響而鎖定了不該鎖定的記錄。
3. 儘量控制事務的大小，減少鎖定的資源量和鎖定時間長度。
4. 在業務環境允許的情況下，儘量使用較低級別的事務隔離，以減少 MySQL 因爲實現事務隔離級別所帶來的附加成本。