【MySQL】简介 MySQL 事务

待我称王封你为后i 2024-03-17 15:56 39阅读 0赞

## 一、事务 ACID 原则 ##

什么是事务呢？事务通常是一个或一组 SQL 组成的，组成一个事务的 SQL 一般都是一个业务操作，例如下单操作：【扣库存数量、增加订单详情记录、插入物流信息】，这一组 SQL 就可以组成一个事务。

> 而数据库的事务一般也要求满足 ACID 原则，ACID 是关系型数据库实现事务机制时必须要遵守的原则。

ACID 主要涵盖四条原则，即：

*  A / Atomicity：原子性
 *  C / Consistency：一致性
 *  I / Isolation：独立性 / 隔离性
 *  D / Durability：持久性

那这四条原则分别是什么意思呢？

### 1.1、Atomicity 原子性 ###

指组成一个事务的一组 SQL **要么全部执行成功，要么全部执行失败**，事务中的一组 SQL 会被看成一个不可分割的整体，当成一个操作看待。只要其中任意一条 SQL 执行失败，此时就会导致该事务中的所有操作全部失败。

### 1.2、Consistency 一致性 ###

一个事务中的所有操作，要么一起改变数据库中的数据，要么都不改变，举个栗子：

> 假设此时有一个事务 A，这个事务隶属于一个下单操作，由【1扣库存数量、2增加订单详情记录、3插入物流信息】这三条 SQL 操作组成。

一致性的含义是指：在这个事务执行前，数据库中的数据是处于一致性状态的，**而** **SQL** **执行完成之后事务提交，数据库中的数据依旧处于一个“一致性状态”**，也就是库存数量 + 订单数量永远是等于最初的库存总数的，比如原本的总库存是 10000个，此时库存剩余 8888 个，那也就代表着必须要有 1112 条订单数据才行。不可能说库存减了，但订单没有增加，这样就会导致数据库整体数据出现不一致。

如果出现库存减了，但订单没有增加的情况，就代表着事务执行过程中出现了异常，此时 MySQL 就会利用事务回滚机制，将之前减得库存再加回去，确保数据的一致性。

### 1.3、Isolation 独立性 / 隔离性 ###

指多个事务之间都是独立的，相当于每个事务都被装在一个箱子中，每个箱子之间都是隔开的，相互之间并不影响，同样上个栗子

> 假设数据库的库存表中，库存数量剩余8888个，此时有 A、B 两个并发事务，这两个事务都是相同的下单操作，由【1扣库存数量、2增加订单详情记录、3插入物流信息】这三条 SQL 操作组成。

此时A、B 两个事务一起执行，同一时刻执行减库存的 SQL，因为这里是并发执行的，那两个事务之间是否会相互影响，导致扣的是同一个库存呢？答案是不会，ACID 原则中的隔离性保障了并发事务的顺序执行，一个未完成事务不会影响另外一个未完成事务。

> 隔离性在底层是如何实现的呢？基于 MySQL 的锁机制和 MVCC 机制做到的。

### 1.4、Durability 持久性 ###

指一个事务一旦被提交，它会保持永久性，所更改的数据都会被写入到磁盘做持久化处理，就算 MySQL 宕机也不会影响数据改变，因为宕机也可以通过日志恢复数据。

## 二、MySQL 的事务机制综述 ##

刚刚说到的 ACID 原则是数据库事务的四个特性，也可以理解为实现事务的基础理论，那接下来一起看看 MySQL 所提供的事务机制。在 MySQL 默认情况下，一条 SQL 会被视为一个单独的事务，同时也无需我们手动提交，因为默认是开启事务自动提交机制的，如若你想要将多条 SQL 组成一个事务执行，那需要显示的通过一些事务指令来实现。

### 2.1、手动管理事务 ###

在 MySQL 中，提供了一系列事务相关的命令，如下：

*  Start transaction | begin | begin work：开启一个事务
 *  commit：提交一个事务
 *  rollback：回滚一个事务

-- 开启一个事物 
    start transaction; 
    
    -- 第一条 sql 语句 
    -- 第二条 sql 语句 
    -- 第三条 sql 语句 
    
    -- 提交或回滚事物 
    commit || rollback

开启事务后一定要做提交或回滚处理，，事务是基本当前数据库连接的，每个连接之间的事务是具备隔离性的。

我们经常用的 Navicat 数据库可视化工具，新建两个查询，新建一个查询时，本质上他就是给你建立了一个数据库连接，每一个新查询都是一个新的连接。

-- 先查询一次表数据 
    select * from student; 
    
    -- 开启事物 
    start transaction; 
    
    -- 修改 id=3的姓名为：熊猫 
    update student set name = '熊猫' 
    
    -- 删除 id=1 的数据 
    delete from student where id = 1; 
    
    -- 再次查询一次数据 
    select * from student;

观察上面的结果，对比开启事务前后的表数据查询，在事务中分别修改、删除一条数据后，再次查询表数据时会观察到表数据已经变化，此时**再去查询窗口2中查询表数据**

-- 查询表数据 
    select * from student;

观察结果，还是原来的三条完整数据。在查询窗口2中，也就相当于在第二个连接中查询数据时，会发现第一个连接（窗口1）改变的数据并未影响到第二个连接，啥原因呢？这是因为窗口1中还未提交事务，所以第一个连接改变的数据不会影响第二个连接。

> 其实具体的原因是由于 MySQL 事务的隔离机制造成的。

此时在查询窗口1中，输入 rollback 命令，让当前事务回滚：

-- 回滚当前连接中的事务 
    rollback; 
    
    -- 再次查询一次数据 
    select * from student;

结果很明显，当事务回滚后，之前所做的数据更改操作全部都会撤销，恢复到事务开启前的表数据。

-- 查看 自动提交事务 是否开启
    show variables like 'autocommit'; 
    
    -- 关闭或开启自动提交 
    set autocommit = 0|1|ON|OFF;

上述的 【0/ON】是相同的意思，表示开启自动提交，【1/OFF】则表示关闭自动提交。

### 2.3、MySQL 事务的隔离机制 ###

在前面做的小测试中，我们会发现不同的数据库连接中，一个连接的事务并不会影响其他连接，这是基于事务隔离机制实现的，其实在 MySQL 中，事务隔离机制分为了四个级别：

*  Read uncommitted / RU：读未提交
 *  Read committed / RC：读已提交
 *  Repeatable read / RR：可重复读 （MySQL 默认级别）
 *  Serializable：序列化 / 串行化

上述四个级别，越靠后并发控制度越高，也就是在多线程并发操作的情况下，出现问题的几率越小，但对应的也性能越差，MySQL 的事务隔离级别，默认为第三级别：Repeatable read / RR：可重复读，但如若想要真正理解这几个隔离级别，得先明白几个因为并发操作造成的问题。

#### 2.3.1、脏读、不可重复读、幻读问题（严重性从高到低） ####

##### 2.3.1.1、**数据库的****脏读****问题（读到其他事务未提交的数据）：** #####

首先来看一下脏读，脏读的意思是指一个事务读到了其他事物还未提交的数据，也就是当前事务读到的数据，由于还未提交，因此有可能会回滚，如下：

![a099f38de2b54b4cb06189f237219b7a.png][]

比如上图中，DB 连接 1/ 事务A正在执行下单业务，目前扣减库存、增加订单两条 SQL 已经完成了。恰巧此时 DB 连接2 / 事务B跑过来读取了一下库存剩余数量，就将事务 A已经扣减之后的库存数量读回去了。但好巧不巧，事务 A 在添加物流信息时，执行异常导致事务 A 全部回滚，也就是原本扣的库存又会增加回去。这个过程被称为数据库脏读问题。这个问题很严重，会导致整个业务系统出现问题，数据最终错乱。

##### 2.3.1.2、**数据库的****不可重复读****问题（前后读取的数据不一致）：** #####

不可重复读问题是指在一个事务中，多次读取同一数据，先后读取到的数据不一致，如下：

![c5304e0540e542969da05b7739b7e4a8.png][]

对前面那张图稍微做了一点改造，事务 A 在添加物流信息的时候出错了，导致整个事务回滚，事务 A 就结束了。但事务 B 却并未结束，在事务 B 中，在事务 A执行时读取了一次剩余库存，然后再事务回滚后又读取了一次剩余库存，仔细想一下：B 事务第一次读到的剩余库存是扣减之后的，第二次读到的剩余库存则是扣减之前的（因为 A 事务回滚又加回去了）

> 在上述这个案例中，同一个事务中读取同一数据，结果却并不一致，也就说明了该数据存在不可重复读问题。相对应的，可重复读的意思是：在同一事务中，不管读取多少次，读到的数据都是相同的。

##### 2.3.1.3、**数据库****幻读****问题（前后读取的记录数不一致）：** #####

![3386c70b6d0041028cfeb928bcaaeaef.png][]

这是一个电商的大致逻辑，一般用户购买商品后付的钱会先冻结在平台上，然后由平台在固定的时间内结算用户款，例如七天一结算、半月一结算等方式，在结算业务中通常都会涉及到核销处理，也就是将所有为【已签收状态】的订单改为【已核销状态】。

> 此时假设连接 1 / 事务A 正在执行【半月结算】这个工作，那首先会读取订单表所有状态为【已签收】的订单，并将其更改为【已核销】状态，然后将用户款打给商家。但此时恰巧，某个用户的订单正好到了自动确认收货的时间，因此在事务 A 刚刚改完表中订单的状态时，事务 B 又向表中插入了一条【已签收状态】的订单并提交了，当事务 A 完成打款后，再次查询订单表，结果会发现表中还有一条【已签收状态】的订单数据未结算，这就好像产生了幻觉一样。

发生幻读问题的原因是在于：另外一个事务在第一个事务要处理的目标数据范围之内新增了数据，然后先于第一个事务提交造成的问题。

**幻读****demo：**

客户端1：

begin; 
    
    // 首次查询（数据为空） 
    select * from student where id = 5; 
    
    // 更新id = 5的这条数据 
    update student set name = 'hahah' where id = 5; 
    
    // 再次查询 id = 5这条记录（有数据） 
    select * from student where id = 5; 
    
    commit;

客户端2：

begin; 
    
    // 插入id = 5这条数据 
    insert into student VALUES(6, '小花6', 30, '17766665555', NOW()); 
    
    commit;

避免幻读措施：

在客户端1，首次查询增加 for update; ，通过 next-key lock（记录锁+间隙锁）方式避免了幻读。

#### 2.3.2、事务的四大隔离级别（隔离级别越高，性能效率就越低） ####

在上面连续讲了脏读、不可重复读以及幻读三个问题，那这些问题该怎么解决呢？其实四个事务隔离级别，解决的实际问题就是这三个，因为一起来看看个级别分别解决了什么问题：

![343f52d4984a4a8ab0ef42d733ba9637.png][]

前面提到过，MySQL 默认是处于第三级别的，可以通过如下命令查看目前数据库的隔离级别：

-- 查看方式 
    show variables like 'transaction_isolation'; 
    
    -- 设置隔离级别为RU级别（当前连接生效） 
    set transaction isolation level read uncommitted; 
    
    -- 设置隔离级别为RC级别（全局生效） 
    set global transaction isolation level read committed;

其实数据库不同的事务隔离级别，是基于不同类型、不同粒度的锁实现的，因为想要真正搞懂隔离机制，还需要弄明白 MySQL 的锁机制，事务与锁机制二者之间本身就是相辅相成的关系，锁就是为了解决并发事务的一些问题而存在的。

事务是基于数据库连接的，数据库连接本身会有一条工作线程来维护，也就是说事务的执行本质上就是工作线程在执行，因为所谓的并发事务也就是指多线程并发执行。因此结合多线程角度来看，脏读、不可重复读、幻读这一系列问题，本质上就是一些线程安全问题，因此需要通过锁来解决，而根据锁的粒度、类型，又分出了不同的事务隔离级别。

##### 2.3.2.1、**读未提交****级别：** #####

这种隔离级别是基于【写互斥锁】实现的，当一个事务开始**写某一个数据时**，另外一个事务也来操作同一个数据，此时为了防止出现问题则需要先获取锁资源，只有获取到锁的事务，才允许对数据进行写操作，同时获取到锁的事务具备排他性 / 互斥性，也就是其他线程无法再操作这个数据。

> 但虽然这个级别中，**写同一数据时会****互斥****，但读操作却并不是互斥的**，也就是当一个事务在写某个数据时，就算没有提交事务，其他事务来读取该数据时，也可以读到未提交的数据，因此就会导致脏读、不可重复读、幻读一系列问题出现。

但是由于在这个隔离级别中加了【写互斥锁】，因此不会存在多个事务同时操作同一数据的情况，因此这个级别中解决了前面说到的脏写问题。

##### 2.3.2.2、**读已提交****级别：** #####

在这个隔离级别中，对于写操作同样会使用【写互斥锁】，也就是两个事务操作同一数据时，会出现排他性，而对于读操作则使用了一种名为 MVCC 多版本并发控制的技术处理，也就是有事务中的 SQL 需要读取当前事务正在操作的数据时，MVCC 机制不会让另一个事务读取正在修改的数据，而是读取上一次提交的数据（也就是读原本的老数据）。

举一个栗子：事务 A 的主要工作是负责更新 ID = 1 的这条数据，事务 B 中则是读取 ID = 1的这条数据。此时当 A 正在更新数据但还未提交时，事务 B 开始读取数据，此时 MVCC 机制则会基于表数据的快照创建一个 ReadView ，然后读取原本表中上一次提交的老数据。然后等事务 A 提交之后，**事务 B 再次读取数据，此时 MVCC机制又会创建一个新的 ReadView，然后读取到最新的已提交的数据，此时事务 B 中两次读到的数据并不一致，因此出现了****不可重复读****问题**。

##### 2.3.2.3、**可重复读****级别：** #####

在这个隔离级别中，主要就是解决上一个级别中遗留的不可重复读问题，但 MysQL 依旧是利用 MVCC 机制来解决这个问题的，只不过在这个级别的 MVCC 机制会稍微有些不同。

在可重复读级别中，则不会每次查询时都创建新的 ReadView，而是在一个事务中，只有第一次执行查询会创建一个 ReadView，在这个事务的生命周期内，**所有的查询都会从这一个 ReadView 中读取数据，从而确保了一个事务中多次读取相同数据是一致的**，也就是解决了不可重复读。

虽然在这个隔离级别中，解决了不可重复读问题，但依旧存在幻读问题，也就是事务 A 在对表中多行数据进行修改，比如前面的举例，将性别【男、女】改为【0、1】，此时事务 B 又插入了一条性别为男的数据，当事务 A提交后，再次查询表时，会发现表中依旧存在一条性别为男的数据。

##### 2.3.2.4、**序列化** **/** **串行化****级别：** #####

这个隔离级别是最高的级别，处于该隔离级别的 MySQL 绝不会产生任何问题，因为从它的名字上就可以得知：序列化意思是将所有的事务按序排队后串行化处理，也就是操作同一张表的事务只能一个一个执行，事务在执行前需要先获取表级别的锁资源，拿到锁资源的事务才能执行，其余事务则陷入阻塞，等待当前事务释放锁。

> 这种隔离级别解决问题的思想很简单，产生一系列问题的根本原因在于：多事务 / 多线程并发执行导致的，那在这个隔离级别中，直接将多线程化为了单线程，自然也就从根源上避免了问题产生。虽然我解决不了问题，但我可以直接解决制造问题的人。

#### 2.3.2 、**总结：** ####

多线程并发执行自然就会出问题，也就是聊到的脏写、脏读、不可重复读以及幻读问题，而对于这些问题又可以通过调整事务的隔离级别来避免，那为什么调整事务的隔离级别后能避免这些问题产生呢？这是因为不同的隔离级别中，工作线程执行`SQL`语句时，用的锁粒度、类型不同。也就是说，数据库的锁机制本身是为了解决并发事务带来的问题而诞生的，主要是确保数据库中，多条工作线程并行执行时的数据安全性。

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