上来就问MySQL事务，瑟瑟发抖...

Bertha 。 2022-11-09 14:30 60阅读 0赞

### MySQL事务 ###

*  系列文章
 *  一、什么是事务
 *  二、事务四大特征
 *   *  1. 原子性
     *  2. 一致性
     *  3. 隔离性
     *  4. 持久性
 *  三、事务并发会出现的问题
 *   *  1. 脏读
     *  2. 不可重复读
     *  3. 幻读
     *  4. 区别
 *  四、事务日志以及事务异常如何应对
 *   *  1. 重做日志（redo log）（持久性实现原理）
     *  2. 服务器异常停止对事务如何应对（事务写入过程）
     *  3. 回滚日志（undo log）（原子性实现原理）
 *  五、锁机制
 *   *  1. 行锁
     *  2. 表锁
     *  3. 如何加锁
 *  六、总结

关于学习这件事情宁可花点时间系统学习，也不要东一榔头西一棒槌，都说学习最好的方式就是系统的学习，希望看完本文会让你对事务有一定的理解。`数据库版本为8.0`

# 系列文章 #

[`1. 揭开MySQL索引神秘面纱`  
][1. _MySQL_]  
[`2. MySQL查询优化必备`  
][2. MySQL_]  
[`3. 上来就问MySQL事务，瑟瑟发抖...`][3. _MySQL_...]

# 一、什么是事务 #

事务是独立的工作单元，在这个独立工作单元中所有操作要么全部成功，要么全部失败。

也就是说如果有任何一条语句因为崩溃或者其它原因导致执行失败，那么未执行的语句都不会再执行，已经执行的语句会进行回滚操作，这个过程被称之为事务。

例：

最近在写一个论坛系统，当发布的主题被其它用户举报后，后台会对举报内容进行审核。

一经审核为违规主题，则进行删除主题的操作，但不仅仅要删除主题还要删除主题下的帖子、浏览量，关于这个主题的一切信息都需要进行清理。

删除流程如下，用上边概念来说，以下执行的四个流程，每个流程都必须成功否则事务回滚返回删除失败。

假设执行到了第三步后SQL执行失败了，那么第一二步都会进行回滚，第四步则不会在执行。

![清理流程][202103152235203.png]

# 二、事务四大特征 #

事务的四大特征，原子性、一致性、隔离性、持久性。

## 1. 原子性 ##

事务中所有操作要么全部成功，要么全部失败，不会存在一部分成功，一部分失败。

这个概念也是事务`最核心`的特性，事务概念本身就是使用原子性进行定义的。

原子性的实现是基于回滚日志实现（undo log），当事务需要回滚时就会调用回滚日志进行SQL语句回滚操作，实现数据还原。

## 2. 一致性 ##

一致性，字面意思就是前后一致呗！在数据库中不管进行任何操作，都是从一个一致性转移到另一个一致性。

当事务结束后，数据库的完整性约束不被破坏。

当你了解完事务的四大特征之后就会发现，都是保证数据一致性为最终目标存在的。

在学习事务的过程中大家看到最多的案例就是转账，假设用户A与用户B余额共计1000，那么不管怎么转俩人的余额自始至终也就只有1000。

## 3. 隔离性 ##

保证事务执行尽可能的不受其它事务影响，这个是隔离级别可以自行设置，在innodb中默认的隔离级别为可重复读（Repeatable Read）。

这种隔离级别有可能造成的问题就是出现幻读，但是使用间隙锁可以解决幻读问题。

学习了隔离性你需要知道`原子性和持久性是针对单个事务`，而隔离性是针对事务与事务之间的关系。

## 4. 持久性 ##

持久性是指当事务提交之后，数据的状态就是永久的，不会因为系统崩溃而丢失。

事务持久性是基于重做日志（redo log）实现的。

# 三、事务并发会出现的问题 #

## 1. 脏读 ##

读取了另一个事务没有提交的数据。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>事务A</th> 
   <th>事务B</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>执行事务</td> 
   <td>执行事务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>主题访问量从100修改到150</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>查询主题访问量为150</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>提交事务</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以上表为例，事务A读取主题访问量时读取到了事务B没有提交的数据150。

如果事务B失败进行回滚，那么修改后的值还是会回到100。

然而事务A获取的数据是修改后的数据，这就有问题了。

## 2. 不可重复读 ##

事务读取同一个数据，返回结果先后不一致问题。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>事务A</th> 
   <th>事务B</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>执行事务</td> 
   <td>执行事务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>查询主题访问量为100</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>修改主题访问量为200</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>提交事务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>查询主题访问量为200</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

上表格中，事务A在先后获取主题访问量时，返回的数据不一致。

也就是说在事务A执行的过程中，访问量被其它事务修改，那么事务A查询到的结果就是不可靠的。

`**脏读与不可重复读的区别**`

脏读读取的是另一个事务没有提交的数据，而不可重复读读取的是另一个事务已经提交的数据。

## 3. 幻读 ##

事务按照`范围`查询，俩次返回结果不同。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>事务A</th> 
   <th>事务B</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>开始事务</td> 
   <td>开始事务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>查询访问量100-200的主题个数为100</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>此时有一篇新的文章访问量达到了150</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>提交事务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>再次查询访问量100-200的主题个数为101</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以上表为例，当对100-200访问量的主题做统计时，第一次找到了100个，第二次找到了101个。

## 4. 区别 ##

*  脏读读取的是另一个事务没有提交的数据，而不可重复读读取的是另一个事务已经提交的数据。
 *  幻读和不可重复读都是读取了另一条已经提交的事务（这点与脏读不同），所不同的是不可重复读查询的都是同一个数据项，而幻读针对的是一批数据整体（比如数据的个数）。

针对以上的三个问题，产生了四种隔离级别。

在第二节中对隔离性进行了简单的概念解释，实际上的隔离性是很复杂的。

在MySQL中定义了四种隔离级别，分别为未提交读 （Read Uncommitted）、提交读 （Read committed）、可重复读取 （Repeatable Read）、可串行化 （Serializable）。

*  未提交读 （Read Uncommitted）：俩个事务同时运行，有一个事务修改了数据，但未提交，另一个事务是可以读取到没有提交的数据。这种情况被称之为`脏读`。
 *  提交读（Read committed）：一个事务在未提交之前，所做的任何操作其它事务不可见。这种隔离级别也被称之为`不可重复读`。因为会存在俩次同样的查询，返回的数据可能会得到不一样的结果。
 *  可重复读（Repeatable Read）：这种隔离级别`解决了脏读`问题，但是还是`存在幻读`问题，这种隔离界别在MySQL的innodb引擎中是默认级别。MySQL在解决幻读问题使用间隙锁来解决幻读问题。
 *  可串行化 （Serializable）：这种级别是最高的，强制事务进行串行执行，解决了可重复读的幻读问题。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>隔离级别</th> 
   <th>脏读</th> 
   <th>不可重读读</th> 
   <th>幻读</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>未提交读 （Read Uncommitted）</td> 
   <td>可能发生</td> 
   <td>可能发生</td> 
   <td>可能发生</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>提交读（Read committed）</td> 
   <td>不可能发生</td> 
   <td>可能发生</td> 
   <td>可能发生</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>可重复读（Repeatable Read）</td> 
   <td>不可能发生</td> 
   <td>不可能发生</td> 
   <td>可能发生</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>可串行化 （Serializable）</td> 
   <td>不可能发生</td> 
   <td>不可能发生</td> 
   <td>不可能发生</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

对于隔离级别，级别越高并发就越低，而级别越低会引发脏读、不可重复读、幻读的问题。

因此在MySQL中使用`可重复读（Repeatable Read）`作为默认级别。

作为默认级别是如何解决并处理相应问题的呢！

那么针对这一问题，是一个难啃的骨头，咔咔将在下一期MVCC文章专门来介绍这块。

# 四、事务日志以及事务异常如何应对 #

`MySQL的版本号为8.0`

在Innodb中事务的日志分为俩种，回滚日志、重做日志。

先来看一下俩个日志的存放位置吧！

在Linux下的MySQL事务日志存放在`/var/lib/mysql`这个位置中。

![事务日志存放位置][20210317113403596.png]

从上图中可以看到分别为ib\_logfile、undo\_俩个文件。

ib\_logfile文件为重做日志

undo\_文件为回滚日志

在这里估计有点小伙伴会有点迷糊这个回滚日志。

那是因为在MySQL5.6默认回滚日志没有进行独立表空间存储，而是存放到了ibdata文件中。

独立表空间存储从MySQL5.6后就已经支持了，但是需要自行配置。

在MySQL8.0是由`innodb_undo_tablespaces` 这个参数来设置回滚日志独立空间个数，这个参数的范围为0-128。

默认值为0表示不开启独立的回滚日志，且回滚日志存储在ibdata文件中。

这个参数是在初始化数据库时指定的，实例一旦创建这个参数是不能改动的。

如果设置的innodb\_undo\_tablespaces 值大于实例创建时的个数，则会启动失败。

![回滚日志独立表空间个数][20210317120346415.png]

## 1. 重做日志（redo log）（持久性实现原理） ##

`事务的持久性就是通过重做日志来实现的。`

当提交事务之后，并不是直接修改数据库的数据的，而是先保证将相关的操作记录到redo日志中。

数据库会根据相应的机制将内存的中的脏页数据刷新到磁盘中。

![重做日志写入流程][20210317173458813.png]

上图是一个简单的重做日志写入流程。

在上图中提到俩个陌生概念，Buffer pool、redo log buffer，这个俩个都是Innodb存储引擎的内存区域的一部分。

而redo log file是位于磁盘位置。

也就说当有DML（insert、update、delete）操作时，数据会先写入Buffer pool，然后在写到重做日志缓冲区。

重做日志缓冲区会根据刷盘机制来进行写入重做日志中。

这个机制的设置参数为`innodb_flush_log_at_trx_commit`，参数分别为0,1，2

![刷盘策略][20210317180337178.png]

上图即为重做日志的写入策略。

*  当这个参数的值为0的时，提交事务之后，会把数据存放到redo log buffer中，然后每秒将数据写进磁盘文件
 *  当这个参数的值为1的时，提交事务之后，就必须把redo log buffer从内存刷入到磁盘文件里去，只要事务提交成功，那么redo log就必然在磁盘里了。
 *  当这个参数的值为2的情况，提交事务之后，把redo log buffer日志写入磁盘文件对应的os cache缓存里去，而不是直接进入磁盘文件，1秒后才会把os cache里的数据写入到磁盘文件里去。

## 2. 服务器异常停止对事务如何应对（事务写入过程） ##

*  当参数为0时，前一秒的日志都保存在日志缓冲区，也就是内存上，如果机器宕掉，可能丢失1秒的事务数据。
 *  当参数为1时，数据库对IO的要求就非常高了，如果底层的硬件提供的IOPS比较差，那么MySQL数据库的并发很快就会由于硬件IO的问题而无法提升。
 *  当参数为2时，数据是直接写进了os cache缓存，这部分属于操作系统部分，如果操作系统部分损坏或者断电的情况会丢失1秒内的事务数据，这种策略相对于第一种就安全了很多，并且对IO要求也没有那么高。

**小结**

关于性能：0>2>1

关于安全：1>2>0

`根据以上结论，所以说在MySQL数据库中，刷盘策略默认值为1，保证事务提交之后，数据绝对不会丢失。`

## 3. 回滚日志（undo log）（原子性实现原理） ##

`回滚日志保证了事务的原子性。`

回滚日志相对重做日志来说没有那么复杂的流程。

当事务对数据库进行修改时，Innodb引擎不仅会记录redo log日志，还会记录undo log日志。

如果事务失败，或者执行了rollback，为了保证事务的原子性，就必须利用undo log日志来进行回滚操作。

回滚日志的存储形式如下。

在undo log日志文件，事务中使用的每条insert都对应了一条delete，每条update也都对应一条相反的update语句

![回滚日志存储方式][20210317183358678.png]

注意：

系统发生宕机或者数据库进程直接被杀死。

当用户再次启动数据库进程时，还能够立刻通过查询回滚日志将之前未完成的事务进程回滚。

这也就需要回滚日志必须先于数据持久化到磁盘上，是需要先写日志后写数据库的主要原因。

`回滚日志不仅仅可以保证事务的原子性，还是实现mvcc的重要因素。`

以上就是关于事务的俩大日志，重做日志、回滚日志的理解。

# 五、锁机制 #

锁在MySQL中是是非常重要的一部分，锁对MySQL数据访问并发有着举足轻重的作用。

所以说锁的内容以及细节是十分繁琐的，本节只是对Innodb锁的一个大概整理。

MySQL中有三类锁，分别为行锁、表锁、页锁。

首先需要明确的是这三类锁是是归属于那种存储引擎的。

*  行锁：Innodb存储引擎
 *  表锁：Myisam、MEMORY存储引擎
 *  页锁：BDB存储引擎

## 1. 行锁 ##

`行锁又分为共享锁、排它锁，也被称之为读锁、写锁，Innodb存储引擎的默认锁。`

**共享锁（S）：**

假设一个事务对数据A加了共享锁（S），则这个事务只能读A的数据。

其它事务只能再对数据A添加共享锁（S），而不能添加排它锁（X），直到这个事务释放了数据A的共享锁（S）。

这就保证了其它事务也可以读取A的数据，但是在这个事务没有释放在A数据上的共享锁（S）之前不能对A做任何修改。

**排它锁（X）**

假设一个事务对数据A添加了排它锁（X），则只允许这个事务读取和修改数据A。

其它任何事务都不能在对数据A添加任何类型的锁，直至这个事务释放了数据A上的锁。

排它锁阻止其它事务获取相同数据的共享锁（S）、排它锁（X），直至释放排它锁（X）。

**特点**

*  只针对单一数据进行加锁
 *  开销大
 *  加锁慢
 *  会出现死锁
 *  锁粒度最小，发生锁冲突的概率越低，并发越高。

还记得在上文中提到的事务并发带来的问题、脏读、不可重读读、幻读。

学习到了这里，应该就明白`可重复读（Repeatable Read）`如何解决脏读、不可重读读了。

`脏读、和不可重复读的解决方案很简单，写前加排它锁（X），事务结束才释放，读前加共享锁（S），事务结束就释放`

## 2. 表锁 ##

`表锁又分为表共享读锁、表独占写锁，也被称之为读锁、写锁，Myisa存储引擎的默认锁。`

*  表共享读锁 ： 针对同一个份数据，可以同时读取互不影响，但不允许写操作。
 *  表独占写锁 ：当写操作没有结束时，会阻塞所有读和写。

**特点**

*  对整张表加锁
 *  开销小
 *  加锁快
 *  无死锁
 *  锁粒度最大，发生锁冲突的概率越大，并发越小。

本文主要说明Innodb和Myisam的锁，页锁不就不做详细说明了。

## 3. 如何加锁 ##

**表锁**

*  隐式加锁：默认自动加锁释放锁，select加读锁、update、insert、delete加写锁。
 *  手动加锁：lock table tableName read;（添加读锁）、lock table tableName write（添加写锁）。
 *  手动解锁：unlock table tableName（释放单表）、unlock table（释放所有表）

**行锁**

*  隐式加锁：默认自动加锁释放锁，只有select不会加锁，update、insert、delete加排它锁。
 *  手动加共享锁：select id name from user lock in share mode;
 *  手动加排它锁：select id name form user for update;
 *  解锁：正常提交事务（commit）、事务回滚（rollback）、kill进程。

# 六、总结 #

本文主要对事务的重点知识点进行解读，内容总结。

`事务四大特征实现原理`

*  原子性：使用事务日志的回滚日志（undo log）实现
 *  隔离性：使用mvcc实现（幻读问题除外）
 *  持久性：使用事务日志的重做日志（redo log）实现
 *  一致性：是事务追求的最终目标，原子性、隔离性、持久性都是为了保证数据库一致性而存在

`事务并发出现问题的区别`

*  脏读与不可重复读的区别：脏读是读取没有提交事务的数据、不可重复读读取的是已提交事务的数据。
 *  幻读与不可重复读的区别：都是读取的已提交事务的数据（与脏读不同），幻读针对的是一批数据，例如个数。不可重复读针对的是单一数据。

`事务日志`

*  重做日志（redo log）：实现了事务的持久性，提交事务后不是直接修改数据库，而是保证每次事务操作读写入redo log中。并且落盘会有三种策略（详细看四-1节）。
 *  回滚日志（undo log）：实现了事务的原子性，针对DML的操作，都会有记录相反的DML操作。

> 坚持学习、坚持写博、坚持分享是咔咔从业以来一直所秉持的信念。希望在偌大互联网中咔咔的文章能带给你一丝丝帮助。我是咔咔，下期见。

[1. _MySQL_]: https://blog.csdn.net/fangkang7/article/details/113447632
[2. MySQL_]: https://blog.csdn.net/fangkang7/article/details/113633367
[3. _MySQL_...]: https://blog.csdn.net/fangkang7/article/details/114852468
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