innodb如何巧妙的實現事務隔離級別詳解

隔離是ACID(Atomicity,Consistency,Isolation,Durability)的重要部分,下面這篇文章主要給大家介紹了關於innodb如何巧妙的實現事務隔離級別的相關資料,文中通過示例代碼介紹的非常詳細,需要的朋友可以參考下

前言

之前的文章mysql鎖機制詳解中我們詳細講解了innodb的鎖機制,鎖機制是用來保證在併發情況下數據的準確性,而要保證數據準確通常需要事務的支持,而mysql存儲引擎innodb是通過鎖機制來巧妙地實現事務的隔離特性中的4種隔離級別。

事務ACID特性,其中I代表隔離性(Isolation)。隔離性是指,多個用戶的併發事務訪問同一個數據庫時,一個用戶的事務不應該被其他用戶的事務干擾,多個併發事務之間要相互隔離。

我們都知道事務的幾種性質,數據庫中的一致性和隔離性等是實現事務的基本思想,在系統有大量的併發訪問的情況下,瞭解和熟練應用數據庫的本身的事務隔離級別,對於寫出健壯性,併發處理能力強的代碼還是起關鍵的作用。

1. 事務之間如何互相干擾

一個事務是如何幹擾其他事務呢?舉個例子,有如下表:

create table lock_example(id smallint(10),name varchar(20),primary key id)engine=innodb;

表中有如下數據:

1, zhangsan
2, lisi
3, wangwu

demo1:

事務A,先執行,處於未提交的狀態:

insert into t values(4, 'zhaoliu');

事務B,後執行,也未提交:

select * from t;

如果事務B能夠讀取到(4, zhaoliu)這條記錄,說明事務A就對事務B產生了影響,這種影響叫做“讀髒”,即讀到了未提交事務操作的記錄。

demo2:

事務A,先執行:

select * from t where id=1;

結果集爲

1,zhangsan

事務B,後執行,並且提交:

update t set name=xxx where id=1;

commit;

事務A,再次執行相同的查詢:

select * from t where id=1;

結果集爲:

1, xxx

這次是已提交事務B對事務A產生的影響,這種影響叫做“不可重複讀”,即一個事務內相同的查詢,卻得到了不同的結果。

demo3:

事務A,先執行:

select * from t where id>3;

結果集爲:

NULL

事務B,後執行,並且提交:

insert into t values(4, zhaoliu);

commit;

事務A,首次查詢了id>3的結果爲NULL,於是想插入一條爲4的記錄:

insert into t values(4, xxoo);

結果集爲:

Error : duplicate key!

你可能會想。。。你TM在逗我?查了id>3爲空集,insert id=4時又告訴我PK衝突?→_→

這次是已提交事務B對事務A產生的影響,這種影響叫做“幻讀”。

如上,併發的事務可能導致其他事務出現讀髒、不可重複讀、幻讀。爲了避免如上情況出現,innodb又做了哪些努力呢?

2. InnoDB實現了哪幾種事務的隔離級別?

InnoDB實現了四種不同事務的隔離級別:

  • 讀未提交(Read Uncommitted)
  • 讀提交(Read Committed, RC)
  • 可重複讀(Repeated Read, RR)
  • 串行化(Serializable)

不同事務的隔離級別,實際上是一致性與併發性的一個權衡與折衷。

3. 四種事務的隔離級別,innodb如何實現?

InnoDB使用不同的鎖策略(Locking Strategy)來實現不同的隔離級別。

a. 讀未提交(Read Uncommitted)

這種事務隔離級別下,select語句不加鎖,也不是快照讀。

SELECT statements are performed in a nonlocking fashion.

此時,可能讀取到不一致的數據,即“讀髒”。這是併發最高,一致性最差的隔離級別。

b. 讀提交(Read Committed, RC)

  • 普通select是快照讀;
  • 加鎖的select, update, delete等語句,除了在外鍵約束檢查(foreign-key constraint checking)以及重複鍵檢查(duplicate-key checking)時會封鎖區間,其他時刻都只使用記錄鎖;
  • 間隙鎖(gap lock)、臨建鎖(next-key lock)在該級別下失效;

此時,其他事務的插入依然可以執行,就可能導致,讀取到幻影記錄。該級別是最常使用的。而且如果是不上鎖的select,可能產生不可重複讀。

該級別下是通過快照讀來防止讀髒的。因爲在該級別下的快照讀總是能讀到最新的行數據快照,當然,必須是已提交事務寫入的,所以可能產生不可重複讀。

c. 可重複讀(Repeated Read, RR)

這是InnoDB默認的隔離級別,在RR下:

  • 普通的select使用快照讀(snapshot read),這是一種不加鎖的一致性讀(Consistent Nonlocking Read),底層使用MVCC來實現;
  • 加鎖的select(select ... in share mode / select ... for update), update, delete等語句,它們的鎖,依賴於它們是否在唯一索引(unique index)上使用了唯一的查詢條件(unique search condition,此時使用記錄鎖),或者範圍查詢條件(range-type search condition,此時使用間隙鎖或臨鍵鎖);
  • 在唯一索引上使用唯一的查詢條件,會使用記錄鎖(record lock),而不會封鎖記錄之間的間隔,即不會使用間隙鎖(gap lock)與臨鍵鎖(next-key lock);
  • 範圍查詢條件或者是非唯一索引,會使用間隙鎖與臨鍵鎖,鎖住索引記錄之間的範圍,避免範圍間插入記錄,以避免產生幻影行記錄,以及避免不可重複讀;

在該級別下

  • 通過快照讀以及鎖定區間來實現避免產生幻讀和不可重複讀;
  • 某個事務首次read記錄的時間爲T,未來不會讀取到T時間之後已提交事務寫入的記錄,以保證連續相同的read讀到相同的結果集,這可以防止不可重複讀;
  • RR下是通過間隙鎖,臨鍵鎖來解決幻影讀問題;

d. 串行化(Serializable)

這種事務的隔離級別下,所有select語句都會被隱式的轉化爲select ... in share mode,也就是默認上共享讀鎖(S鎖)。

所以,如果事務A先執行如下sql之後,會嘗試獲取所查詢行的IS鎖(和別的IS、IX鎖是兼容的),這時別的事務也能獲取這些行的IS鎖甚至是S鎖,但是如果接下來,事務A如果update或delete其中的某些行,這時就獲取了X鎖,別的事務即便是執行普通的select語句也會阻塞,因爲它們嘗試獲取IS鎖,但是IS鎖和X鎖是互斥的,這樣就避免了讀髒、不可重複讀以及幻讀,所有事務就只能串行了。

select ... ;

這是一致性最好的,但併發性最差的隔離級別。高併發量的場景下,幾乎不會使用上述a和d這兩種隔離級別。

4. 總結

併發事務之間相互干擾,就可能導致事務出現讀髒,不可重複讀,幻讀等問題。

InnoDB實現了SQL92標準中的四種隔離級別:

  • 讀未提交:select不加鎖,可能出現讀髒;
  • 讀提交(RC):普通select快照讀,鎖select /update /delete 會使用記錄鎖,可能出現不可重複讀;
  • 可重複讀(RR):普通select快照讀,鎖select /update /delete 根據查詢條件等情況,會選擇記錄鎖,或者間隙鎖/臨鍵鎖,以防止讀取到幻影記錄;
  • 串行化:select隱式轉化爲select ... in share mode,會被update與delete互斥;

InnoDB默認的隔離級別是RR,用得最多的隔離級別是RC

總結

以上就是這篇文章的全部內容了,希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,如果有疑問大家可以留言交流,謝謝大家對神馬文庫的支持。

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