MySQL的事务和隔离级别

Love The Way You Lie 2023-10-02 16:31 49阅读 0赞

### 什么是事务 ###

事务是数据库管理系统（DBMS）执行过程中的一个逻辑单位（不可再进行分割），由一个有限的数据库操作序列构成（多个DML语句，select语句不包含事务），要不全部成功，要不全部不成功。

如 A 给 B 要划钱，A 的账户-1000 元， B 的账户就要+1000 元，这两个 update 语句必须作为一个整体来执行，不然 A 扣钱了，B 没有加钱这种情况就是错误的。那么事务就可以保证 A 、B 账户的变动要么全部一起发生，要么全部一起不发生。

### 事务特性 ###

事务具有 4 个属性：原子性（**atomicity**）、一致性（**consistency**）、隔离性（**isolation**）、持久性（**durability**）。这四个属性通常称为 ACID 特性。

#### 原子性 ####

一个事务必须被视为一个不可分割的最小单元，整个事务中的所有操作要么全部提交成功，要么全部失败，对于一个事务来说，不能只执行其中的一部分操作。

比如： A 给 B 转钱，A 扣除 500 元 ，B 增加 500 元

整个事务的操作要么全部成功，要么全部失败，不能出现 A 扣钱，但是 B 不增加的情况。如果原子性不能保证，就会很自然的出现一致性问题。

#### 一致性 ####

一致性是指事务将数据库从一种一致性转换到另外一种一致性状态，在事务开始之前和事务结束之后数据库中数据的完整性没有被破坏。

即 A 给 B 转钱，A 扣除 500 元 ，B 增加 500 元，扣除的钱（-500） 与增加的钱（+500） 相加应该为 0。

#### 隔离性 ####

一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

如果隔离性不能保证，会导致什么问题？

假如 A 开始有 1000，B 没有钱，然后 A 给 B 转了 2 次钱，第一次转 500，第二次也转 500，如果我们把这两次转钱操作分别称为 T1 和 T2，则在正常情况下，应该是一次一次的来进行转账，但在数据库中可能出现交替的情况，如：

按照上面的方式 A 此时还剩余 500，而 B 已经为 1000，相当于多了 500。

#### 持久性 ####

一旦事务提交，则其所做的修改就会永久保存到数据库中。此时即使系统崩溃，已经提交的修改数据也不会丢失。

### 事务并发 ###

我们知道 MySQL 是一个客户端／服务器架构的软件，对于同一个服务器来说，可以有若干个客户端与之连接，每个客户端与服务器连接上之后，就可以称 之为一个会话（Session）。每个客户端都可以在自己的会话中向服务器发出请求 语句，一个请求语句可能是某个事务的一部分，也就是对于服务器来说可能同时处理多个事务。

在上面我们说过事务有一个称之为隔离性的特性，理论上在某个事务对某个数据进行访问时，其他事务应该进行排队，当该事务提交之后，其他事务才可以继续访问这个数据，这样的话并发事务的执行就变成了串行化执行。

但是对串行化执行性能影响太大，我们既想保持事务的一定的隔离性，又想让服务器在处理访问同一数据的多个事务时性能尽量高些，当我们舍弃隔离性的时候，可能会带来什么样的数据问题呢？

#### 隔离级别 ####

MySQL 具有四种事务隔离级别，隔离力度依次递增，高度隔离会限制可并行执行的事务数，所以一些应用程序降低隔离级别以换取更大的吞吐量。不同业务场景下使用不同的数据库事物隔离性，部分关键业务采用隔离性高的隔离级别，以保证数据正确性。

MySQL 四种事物隔离级别：

*  **Read Uncommitted**（读未提交）：事务能读到不同事物没有提交（未commit）的数据结果，实际应用比较少，会产生脏读，事务已经读到其他事务未提交的数据，但数据被回滚，称为**脏读**。
 *  **Read Committed**（读已提交）：事务读取其他事物已经提交的数据，读取到的是最新的数据，所以会出现在同一事务中 select 读取到的数据前后不一致，会出现**不可重复读**问题，不可重复读问题就是我们在同一个事务中执行完全相同的 select 语句时可能看到不一样的结果。
 *  **Repeatable Read**（可重复读）：**mysql 默认事物隔离级别**，在同一事务中多次读取同样的数据结果是一样的，解决了不可重复读的问题，此级别会出现幻读的问题，即当用户读取某一范围的数据行时，另一个事务又在该范围内插入了新行，当用户再读取该范围的数据行时，会发现有新的行。
 *  **Serializable**（串行化）：最高的事物隔离级别，**串行化强制事物排序阻塞**，避免事物冲突，解决了上述所有的问题，它使用了共享锁，执行效率低下，会导致大量的超时和锁切换竞争现象，实际开发应用很少。

注：MySQL 默认的事物隔离级别为可重复读（**Repeatable Read**）。

查看默认隔离级别：

SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
    或
    SELECT @@transaction_isolation;

**如何设置事务的隔离级别**

SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL level;

其中的 level 可选值有 4 个：

*  READ UNCOMMITTED
 *  READ COMMITTED
 *  REPEATABLE READ
 *  SERIALIZABLE

设置事务的隔离级别的语句中，在 SET 关键字后可以放置 GLOBAL 关键字、SESSION 关键字或者什么都不放，这样会对不同范围的事务产生不同的影响，具体如下：

**使用** **GLOBAL** **关键字（在全局范围影响）：**

SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

只对执行完该语句之后产生的会话起作用，当前已经存在的会话无效。

**使用** **SESSION** **关键字（在会话范围影响）：**

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

对当前会话的所有后续的事务有效 。

该语句可以在已经开启的事务中间执行，但不会影响当前正在执行的事务。如果在事务之间执行，则对后续的事务有效。

**上述两个关键字都不用（只对执行语句后的下一个事务产生影响）：**

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

只对当前会话中下一个即将开启的事务有效。下一个事务执行完后，后续事务将恢复到之前的隔离级别。该语句不能在已经开启的事务中间执行，会报错的。

如果我们在服务器启动时想改变事务的默认隔离级别，可以修改启动参数 `transaction-isolation` 的值，比方说我们在启动服务器时指定了 `--transaction-isolation=SERIALIZABLE`，那么事务的默认隔离级别就从原来的 REPEATABLE READ 变成了 SERIALIZABLE。

#### 事务基本语法 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>说明</th> 
   <th>操作</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>事务开始</td> 
   <td>begin | begin work | START TRANSACTION（推荐）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>事务回滚</td> 
   <td>rollback</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>事务提交</td> 
   <td>commit</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

新建一张表来演示不同隔离级别产生的问题：

CREATE TABLE `account` (
      `id` bigint NOT NULL COMMENT '主键ID',
      `name` varchar(30) DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
      `money` decimal(12,2) DEFAULT NULL COMMENT '账户余额',
      PRIMARY KEY (`id`)
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb3;

初始数据如下：

![image-20211119151358070][]

#### 脏读 ####

当一个事务读取到了另外一个事务修改但未提交的数据，被称为脏读。

开启两个 session 会话，把隔离级别都设定为读未提交：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;

1、开启一个事务 T1，读取 A 的当前金额。

![image-20211119154626866][]

2、开启另外一个事务 T2，把 A 的金额增加 500，但不提交。

![image-20211119160841507][]

3、在去 T1 中查询数据为1500。

![image-20211119155040597][]

4、此时如果 T2 回滚（ROLLBACK），则最终的金额为 1000，如果在 T2 回滚之前，T1拿到的是 1500 并做了操作，就会造成脏读现象。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">T1</th> 
   <th align="center">T2</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">BEGIN</td> 
   <td align="center"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">SELECT money FROM account WHERE id = 1</td> 
   <td align="center">BEGIN</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center">UPDATE account SET money = money + 500 WHERE id = 1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">SELECT money FROM account WHERE id = 1</td> 
   <td align="center"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center">ROLLBACK</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 不可重复读 ####

当事务内相同的记录被检索两次，且两次得到的结果不同时，此现象称为不可重复读。

开启两个 session 会话，把隔离级别都设定为读已提交：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

1、开启一个事务 T1，读取 A 的当前金额。

![image-20211119160211231][]

2、开启另外一个事务 T2，把 A 的金额增加 500，提交。

![image-20211119160814622][]

3、此时对于 T1 来讲，A 的金额为1500，两次的查询结果不同。T2 对记录做了修改并提交成功，这意味着修改的记录对其他事务是可见的，因此 T1 两次读取的 money 值不同。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">T1</th> 
   <th align="center">T2</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">BEGIN</td> 
   <td align="center"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">SELECT money FROM account WHERE id = 1</td> 
   <td align="center">BEGIN</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center">UPDATE account SET money = money + 500 WHERE id = 1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center">COMMIT</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">SELECT money FROM account WHERE id = 1</td> 
   <td align="center"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">COMMIT</td> 
   <td align="center"></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 幻读 ####

常规解释：

事务 T1 执行两次相同 select 操作得到不同的数据集，这其实并不是幻读，这是不可重复读的一种（删除同理），只会在 R-U、R-C 级别下出现，而在 MySQL 默认的 RR 隔离级别是不会出现的。

实际上：

并不是说两次读取获取的结果集不同，幻读侧重的方面是某一次的 select 操作得到的结果所表征的数据状态无法支撑后续的业务操作。更为具体一些：select 某记录是否存在，不存在，准备插入此记录，但执行 insert 时发现此记录已存在，无法插入，此时就发生了幻读。

开启两个 session 会话，把隔离级别都设定为可重复读：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

1、开启一个事务 T1，查询 name 为 A 的数据。

![image-20211119164155997][]

2、开启另外一个事务 T2，新增一条 name 为 A 的数据并提交。

![image-20211119165635083][]

3、然后再 T1 中再次查询发现只能查出一条数据，满足了可重复读，但如果在 T1 中也添加 T2 同样的数据，则会报错，在 T1 中查不到数据，但又被告知已经存在了，由此产生了幻读现象。

![image-20211119165938049][]

另外的场景：

银行 A 开启了一个事务窗口，查询当前系统中有没有 “ayue” 用户，发现没有，银行 B 也开启了一个事务窗口，查询当前系统中也没有 “ayue” 用户，银行 A 先创建 “ayue” 用户并且提交，由于可重复读取，银行 B 在一次事务中必须保证查询的数据一致性，因此查询不到 “ayue”，结果银行 B 窗口认为 “ayue” 没有被注册想注册 “ayue” 用户，就创建 “ayue” 用户结果发现系统提示 “ayue” 用户已经被注册"，但是在本次事务中又查询不到 “ayue”，就好像出现幻觉一样。

[image-20211119151358070]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/7ad6a0562d14403481dfccdf9d84ad6e.png
[image-20211119154626866]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/bd7108f65811ab0d069c3348313d2448.png
[image-20211119160841507]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ebdeeab649ed6d30a02a29410cbb6ba4.png
[image-20211119155040597]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/fcebe6c86f6ed961ccc7f96d6ba3ef18.png
[image-20211119160211231]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/cb8308a3bd2893ca8a76590e8793c7b6.png
[image-20211119160814622]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9e320b47fc971e523d0c6a74196e5cf8.png
[image-20211119164155997]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/e0417c84f6b8e1589fd3016a712e066d.png
[image-20211119165635083]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9d9f66df2fff38afa2082254a6b1ea2f.png
[image-20211119165938049]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/c43b72f8ae5c2b3c9a5624e158dafb4f.png