【MySQL基础学习】数据库的事务和锁

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-12-12 02:14 192阅读 0赞

# 一、事务概念 #

是指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，要么完全地执行，要么完全地不执行

> 例如：A给B转帐，这里存在两个操作，一个是A账户扣款1000元，两一个操作是B账户增加1000元，两者就构成了转账这个事务。  
> 两个操作都成功，A账户扣款1000元，B账户增加1000元，事务成功两个操作都失败，A账户和B账户金额都没变，事务失败

事务的操作：先定义开始一个事务,然后对数据作修改操作,这时如果提交(COMMIT),这些修改就永久地保存下来,如果回退(ROLLBACK)，数据库管理系统将放弃您所作的所有修改而回到开始事务时的状态。

> 在 MySQL 命令行的默认设置下，事务都是自动提交的，即执行 SQL 语句后就会马上执行 COMMIT  
> 操作。因此要显式地开启一个事务务须使用命令 BEGIN 或 START TRANSACTION，或者执行命令 SET  
> AUTOCOMMIT=0，用来禁止使用当前会话的自动提交。

## 1、事务的ACID四个特性 ##

1.  原子性（Atomicity）：原子性是指事务是一个不可分割的工作单位，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。
2.  一致性（Consistency）：事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另外一个一致性状态。(数据不被破坏)
3.  隔离性（Isolation）：并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
4.  持久性（Durability）：事务一旦被提交，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。

## 2、事务并发的5类问题 ##

### 2.1 写 ###

1.  第一类丢失更新（回滚丢失）：A事务撤销时，把已经提交的B事务更新的数据覆盖了。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5X3RlZW1v_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

1.  第二类丢失更新（覆盖丢失）：A事务提交时，把已经提交的B事务更新的数据覆盖了。  
    ![在这里插入图片描述][20201005105514508.png_pic_center]

### 2.2 读 ###

1.  脏读: A事务读到B事务还未提交数据。如果恰巧B事务回滚，那么A事务读到的数据时不被承认的。
2.  ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5X3RlZW1v_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]
3.  不可重复读: A事务读到了B事务已提交的更改数据 ，造成了前后查询结果不一致。
4.  ![在这里插入图片描述][20201005105539197.png_pic_center]
5.  幻读: A事务读到了B事务提交的新增数据，造成前后查询结果不一致
6.  ![在这里插入图片描述][20201005105549581.png_pic_center]

## 3、数据库提供了不同的事务隔离级别来处理不同的事务并发问题读 ##

### 未提交(Read uncommitted) ###

允许你读取还未提交的改变了的数据。可能导致脏、幻、不可重复读（相当于没有做任何事务隔离）

### 读已提交(Read committed) ###

允许在并发事务已经提交后读取。可防止脏读，但幻读和 不可重复读仍可发生（ORACLE默认级别）

### 可重复读(Repeatable read) ###

对相同字段的多次读取是一致的，重复读，就是在开始读取数据（事务开启）时，不再允许修改操作。可防止脏、不可重复读，但幻读仍可能发生。（MYSQL默认级别）

### 可序列化(Serializable) ###

是最高的事务隔离级别，在该级别下，事务串行化顺序执行，可以避免脏读、不可重复读与幻读。但是这种事务隔离级别效率低下，比较耗数据库性能，一般不使用（ORACLE支持）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5X3RlZW1v_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

# 二、为什么要引入锁 #

数据库的隔离级别除了SERIALIZABLE，都不能处理第一类丢失更新和第二类丢失更新；所以，数据库提供了锁机制来防止第一类丢失更新和第二类丢失更新。

## 1、锁的分类 ##

从数据库系统角度分为三种：排他锁、共享锁、更新锁。  
从程序员角度分为两种：一种是悲观锁，一种乐观锁。  
从锁的粒度分：表锁、行锁。

### 悲观锁（Pessimistic Lock） ###

> 悲观地认为每次自己去拿数据的时候别人会修改数据，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。传统的关系数据库里用到了很多这种锁机制，比如行锁、表锁、读锁、写锁等，都是在操作之前先上锁。

#### 悲观锁按照使用性质划分： ####

1、共享锁（Share locks简记为S锁）  
又叫读锁，其他事务可以读A但在事务T在释放A上的共享锁前不能对A做任何修改。

select ... lock in share mode（加共享锁）

2、排他锁（Exclusive Lock简记为X锁）  
又叫写锁，其他事务在T事务释放数据A上的锁之前都不能再读取和修改A。

select ...for update(加排他锁)

3、更新锁（简记为U锁）  
在修改操作的初始化阶段用来锁定可能要被修改的资源，这样可以避免使用共享锁造成的死锁现象。

> 因为当使用共享锁时，修改数据的操作分为两步：  
> 首先获得一个共享锁，读取数据，然后将共享锁升级为排他锁，再执行修改操作。这样如果有两个或多个事务同时对一个事务申请了共享锁，在修改数据时，这些事务都要将共享锁升级为排他锁。这时，这些事务都不会释放共享锁，而是一直等待对方释放，这样就造成了死锁。  
> 如果一个数据在修改前直接申请更新锁，在数据修改时再升级为排他锁，就可以避免死锁。

mysql InnoDB引擎默认的修改数据语句，update,delete,insert都会自动给涉及到的数据加上排他锁，select语句默认不会加任何锁类型，如果加排他锁可以使用select …for update语句，加共享锁可以使用select … lock in share mode语句。

所以加过排他锁的数据行在其他事务种是不能修改数据的，也不能通过for update和lock in share mode锁的方式查询数据，但可以直接通过select …from…查询数据，因为普通查询没有任何锁机制。

#### 悲观锁按照作用范围划分： ####

1、行锁：锁的作用范围是行级别。  
2、表锁：锁的作用范围是整张表。  
数据库能够确定那些行需要锁的情况下使用行锁，如果不知道会影响哪些行的时候就会使用表锁。

> 举个例子，一个用户表user，有主键id和用户生日birthday。 当你使用update … where  
> id=?这样的语句时，数据库明确知道会影响哪一行，它就会使用行锁； 当你使用update … where  
> birthday=?这样的的语句时，因为事先不知道会影响哪些行就可能会使用表锁。

### 乐观锁（Optimistic Lock） ###

乐观地认为每次去拿数据的时候别人不会修改数据，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，需要用户自己去实现。  
既然都有数据库提供的悲观锁可以方便使用为什么要使用乐观锁呢？

> 对于读操作远多于写操作的时候，大多数都是读取，这时候一个更新操作加锁会阻塞所有读取，降低了吞吐量。最后还要释放锁，锁是需要一些开销的，我们只要想办法解决极少量的更新操作的同步问题。换句话说，如果是读写比例差距不是非常大或者你的系统没有响应不及时，吞吐量瓶颈问题，那就不要去使用乐观锁，它增加了复杂度，也带来了额外的风险

悲观锁一般就是我们通常说的数据库锁机制，乐观锁一般是指用户自己实现的一种锁机制

### 乐观锁的实现方式： ###

1、 版本号（version）

1. 给表添加一个额外的数字类型字段version
    2. 在insert一个对象的时候初始化version值为0
    3. 在select的时候，查询出对象的版本号
    4. 在update的时候
    	1. 更新版本号，version = version+1
    	2. 在update的where条件中带上当前更新对象的版本号 where .. and version = ?
    	3. 如果update返回影响条数>0，说明更新成功
    	4. 如果update返回影响条数=0，说明更新的对象已经被其他事务更新或者删除，抛出异常，回滚当前事务

2、时间戳（timestamp）  
和版本号基本一样，只是通过时间戳来判断而已，注意时间戳要使用数据库服务器的时间戳不能是业务系统的时间。  
3、CAS算法  
即compare and swap（比较与交换），是一种有名的无锁算法。无锁编程，即不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步，也就是在没有线程被阻塞的情况下实现变量的同步，所以也叫非阻塞同步（Non-blocking Synchronization）。CAS算法涉及到三个操作数

* 需要读写的内存值 V
    * 进行比较的值 A
    * 拟写入的新值 B

当且仅当 V 的值等于 A时，CAS通过原子方式用新值B来更新V的值，否则不会执行任何操作（比较和替换是一个原子操作）。一般情况下是一个自旋操作，即不断的重试。

# 三、存储引擎 #

## 1、什么是存储引擎？ ##

MySQL中的数据用各种不同的技术存储在文件（或者内存）中。这些技术中的每一种技术都使用不同的存储机制、索引技巧、锁定水平并且最终提供广泛的不同的功能和能力。

## 2、优点？ ##

通过选择不同的技术，你能够获得额外的速度或者功能，从而改善你的应用的整体功能。

## 3、区别 ： ##

1、MyISAM是非事务安全的，而InnoDB是事务安全的  
2、MyISAM锁的粒度是表级的，而InnoDB支持行级锁  
3、MyISAM支持全文类型索引，而InnoDB不支持全文索引  
4、MyISAM相对简单，效率上要优于InnoDB，小型应用可以考虑使用MyISAM  
5、MyISAM表保存成文件形式，跨平台使用更加方便

## 4、如何选择： ##

1.  是否要支持事务，如果要请选择 InnoDB，如果不需要可以考虑 MyISAM；
2.  如果表中绝大多数都只是读查询，可以考虑 MyISAM，如果既有读写也挺频繁，请使用InnoDB。
3.  系统奔溃后，MyISAM恢复起来更困难，能否接受，不能接受就选 InnoDB；
4.  MySQL5.5版本开始Innodb已经成为Mysql的默认引擎(之前是MyISAM)，说明其优势是有目共睹的。如果你不知道用什么存储引擎，那就用InnoDB，至少不会差。

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