MySQL事务及实现、隔离级别及锁与优化

た入场券 2023-07-17 09:51 13阅读 0赞

**事务  **

事务是应用程序中一系列严密的操作，所有操作必须成功完成，否则在每个操作中所作的所有更改都会被撤消。**事务是逻辑上的一组操作，要么都执行，要么都不执行。**

**ACID简介**

原子性(Atomicity)、一致性(Correspondence)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)。

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（1）**原子性**：整个事务中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不可能停滞在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。  
      （2）**一致性**：在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性约束没有被破坏。  
      （3）**隔离性**：隔离状态执行事务，使它们好像是系统在给定时间内执行的唯一操作。如果有两个事务，运行在相同的时间内，执行 相同的功能，事务的隔离性将确保每一事务在系统中认为只有该事务在使用系统。这种属性有时称为串行化，为了防止事务操作间的混淆，  必须串行化或序列化请 求，使得在同一时间仅有一个请求用于同一数据。  
      （4）**持久性**：在事务完成以后，该事务所对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中，并不会被回滚。

**ACID常见问题**

*问题一：Mysql怎么保证一致性的？**　　*

这个问题分为两个层面来说。
    
    
    　　从数据库层面，数据库通过原子性、隔离性、持久性来保证一致性。也就是说ACID四大特性之中，C(一致性)是目的，A(原子性)、I(隔离性)、D(持久性)是手段，是为了保证一致性，数据库提供的手段。数据库必须要实现AID三大特性，才有可能实现一致性。例如，原子性无法保证，显然一致性也无法保证。但是，如果你在事务里故意写出违反约束的代码，一致性还是无法保证的。例如，你在转账的例子中，你的代码里故意不给B账户加钱，那一致性还是无法保证。因此，还必须从应用层角度考虑。
    
    
    　　从应用层面，通过代码判断数据库数据是否有效，然后决定回滚还是提交数据！

*问题二: Mysql怎么保证原子性的？*

利用Innodb的undo log。
    　　undo log名为回滚日志，是实现原子性的关键，当事务回滚时能够撤销所有已经成功执行的sql语句，他需要记录你要回滚的相应日志信息。
    例如
    
    (1)当你delete一条数据的时候，就需要记录这条数据的信息，回滚的时候，insert这条旧数据
    
    (2)当你update一条数据的时候，就需要记录之前的旧值，回滚的时候，根据旧值执行update操作
    
    (3)当年insert一条数据的时候，就需要这条记录的主键，回滚的时候，根据主键执行delete操作
    
    undo log记录了这些回滚需要的信息，当事务执行失败或调用了rollback，导致事务需要回滚，便可以利用undo log中的信息将数据回滚到修改之前的样子。

*问题三: Mysql怎么保证持久性的？*

利用Innodb的redo log。
    　　正如之前说的，Mysql是先把磁盘上的数据加载到内存中，在内存中对数据进行修改，再刷回磁盘上。如果此时突然宕机，内存中的数据就会丢失。
    
    
    　　怎么解决这个问题？
    　　　　简单啊，事务提交前直接把数据写入磁盘就行啊。
    
    
    　　这么做有什么问题？
    
    只修改一个页面里的一个字节，就要将整个页面刷入磁盘，太浪费资源了。毕竟一个页面16kb大小，你只改其中一点点东西，就要将16kb的内容刷入磁盘，听着也不合理。
    
    毕竟一个事务里的SQL可能牵涉到多个数据页的修改，而这些数据页可能不是相邻的，也就是属于随机IO。显然操作随机IO，速度会比较慢。
    
    　　于是，决定采用redo log解决上面的问题。当做数据修改的时候，不仅在内存中操作，还会在redo log中记录这次操作。当事务提交的时候，会将redo log日志进行刷盘(redo log一部分在内存中，一部分在磁盘上)。当数据库宕机重启的时候，会将redo log中的内容恢复到数据库中，再根据undo log和binlog内容决定回滚数据还是提交数据。
    
    　　采用redo log的好处？
    　　其实好处就是将redo log进行刷盘比对数据页刷盘效率高，具体表现如下
    
    redo log体积小，毕竟只记录了哪一页修改了啥，因此体积小，刷盘快。
    
    redo log是一直往末尾进行追加，属于顺序IO。效率显然比随机IO来的快。

*问题四: Mysql怎么保证隔离性的？*

利用的是锁和MVCC机制。还是拿转账例子来说明，有一个账户表如下  
　　表名`t_balance`

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其中id是主键，user\_id为账户名，balance为余额。还是以转账两次为例，如下图所示

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至于MVCC,即多版本并发控制(Multi Version Concurrency Control),一个行记录数据有多个版本对快照数据，这些快照数据在`undo log`中。

如果一个事务读取的行正在做DELELE或者UPDATE操作，读取操作不会等行上的锁释放，而是读取该行的快照版本。  
　　由于MVCC机制在可重复读(Repeateable Read)和读已提交(Read Commited)的MVCC表现形式不同，就不赘述了。  
　　但是有一点说明一下，在事务隔离级别为读已提交(Read Commited)时，一个事务能够读到另一个事务已经提交的数据，是不满足隔离性的。但是当事务隔离级别为可重复读(Repeateable Read)中，是满足隔离性的。

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