幻读及其解决方法

r囧r小猫 2023-10-12 20:28 13阅读 0赞

### 幻读及其解决方法 ###

*  使用MVCC机制来解决的
 *  Mysql的事务隔离级别
 *  什么是幻读
 *  InnoDB如何解决幻读的问题
 *   *  举例说明
 *  总结

# 使用MVCC机制来解决的 #

InnoDB里面的幻读是通过MVCC机制来解决的。

MVCC是一种乐观锁的机制，然后他能够通过这种版本的方式去控制并发事务的竞争，从而去解决这种因为多事务竞争带来的幻读问题。

# Mysql的事务隔离级别 #

![在这里插入图片描述][95481db5ea5645739c78b6c6dd5aaa8a.png]  
Mysql有四种事务隔离级别，这四种事务隔离级别分别代表当存在多个事务并发冲突的时候，可能会出现的脏读、不可重复读、幻读的一些问题。

而InnoDB在RR（可重复读）的隔离级别模式下解决了幻读这样一个问题。

# 什么是幻读 #

幻读是指在同一个事务中，前后两次查询相同范围的时候，得到的结果不一致。  
![在这里插入图片描述][4da5f651016a4666ab5341da8716b8b5.png]  
第一个事务里面，我们执行了一个范围查询。这个时候满足条件的数据只有一条。

而在第二个事务里面，它插入了一行数据并且进行了提交。

接着第一个事务再去查询的时候，得到的结果比第一次查询的结果多出来了一条数据。

注意第一个事务的第一次查询和第二次查询都在同一个事务里面。

所以幻读会带来数据一致性的问题。

# InnoDB如何解决幻读的问题 #

InnoDB里面引入了间隙锁和next-key lock机制去解决幻读问题。

为了更清晰地说明这两种锁以及它是如何解决幻读的，我们来举例说明。

## 举例说明 ##

假设现在存在这样一个B+树的索引结构。这个结构里面有四个索引元素，分别是1、4、7、10。

当我们通过主键索引查询一条记录，并且对这条记录通过`for update`加锁的时候，像这样：  
![在这里插入图片描述][97f7804651294334a188e58d96aacf45.png]  
![在这里插入图片描述][a8f33007f8b342c6800b7a1f2c76675d.png]  
这个时候会产生一个叫记录锁，也就是行锁。锁定`id = 1`这个索引。像这样的一个图：  
![在这里插入图片描述][d4a4ab1e9e76433ebcef27db3bebae3f.png]  
被锁定的记录在锁释放之前，其他事务是无法对这一条记录做任何操作的。

在幻读的定义中，我们强调了范围查询。也就是说InnoDB引擎要解决幻读问题，必须要保证一个点，就是如果一个事务通过这样一条擦查询语句进行锁定的时候：  
![在这里插入图片描述][b7c7c0b9c7da465fbede696796407427.png]  
另外一个事务再执行这样一条insert语句，需要被阻塞，直到前面获得锁的事务被释放。  
![在这里插入图片描述][6c63ae3e26fe4ee8923a68b48c885779.png]  
所以在InnoDB中设计了一种间隙锁，它的主要功能是锁定一段范围内的索引记录。像这样的一个图：  
![在这里插入图片描述][1e7f4b9a1fe541a09d133cfc65d9733b.png]  
当对查询范围`id > 4 and id < 7`这个范围加锁的时候会针对B+树中（4，7）这个开区间的范围加间隙锁。意味着在这种情况下，其他事务对这个区间的数据进行插入、更新、删除都会被锁住。

但是还有另外一种情况，比如像这样：  
![在这里插入图片描述][ff3b7cd3dbf646d894565999bffdee80.png]  
这条查询语句是针对`id > 4`这个条件加锁，那么它需要锁定多个索引区间，所以这个情况下  
InnoDB引入一个叫next-key lock机制。next-lock相当于间隙锁和记录锁的合集。

记录锁锁定存在记录的行，间隙锁锁住的是记录行之间的间隙。而next-key lock锁住的是两者的和。像这样的一个图：  
![在这里插入图片描述][b106e92531d84674ae4478e4da73f9db.png]  
每个数据行上的非唯一索引列，都会存在一把next-key lock。当某个事物持有这一行数据的next-key lock的时候，会锁住一段在左开右闭区间的数据。

因此当通过`id > 4`这样一个范围查询加锁的时候，InnoDB会去加一个next-key lock锁。锁定的区间范围是（4，7\]，（7，10\]，（10，+∞\]。

记住是左开右闭区间，间隙锁和next-key lock的区别是在于加锁的范围。间隙锁锁定的是两个索引之间的间隙。

而next-key lock会锁定多个索引区间。它包含记录锁和间隙锁。当我们使用范围查询，不仅仅命中Record记录，还包含了Gap间隙的时候，在这种情况下，使用的就是临界锁，也就是next-key lock。它是Mysql里面默认的行锁算法。  
![在这里插入图片描述][7c4f44d7605a4355932f119ad0d45058.png]

# 总结 #

虽然InnoDB里面通过间隙锁的方式解决了幻读的问题，但是加锁之后一定会影响到并发的性能。

因此对于一些性能较高的一些业务场景，我们可以把隔离级别设置成RC，那么这个级别中就不存在间隙锁。也就不存在这样性能的一个影响。

**参考资料**：[【Java面试】数据库的事务隔离性中，innoDB如何解决幻读][Java_innoDB]

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[Java_innoDB]: https://www.bilibili.com/video/BV1dT4y1m74v/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a1af903e57688df870625021f7f3a7eb