Mysql 數據庫事物及隔離級別

事務的基本要素(ACID)

  • 原子性(Atomicity):事務開始後所有操作,要麼全部做完,要麼全部不做,不可能停滯在中間環節。事務執行過程中出錯,會回滾到事務開始前的狀態,所有的操作就像沒有發生一樣。也就是說事務是一個不可分割的整體,就像化學中學過的原子,是物質構成的基本單位。
  • 一致性(Consistency):事務開始前和結束後,數據庫的完整性約束沒有被破壞 。比如A向B轉賬,不可能A扣了錢,B卻沒收到。
  • 隔離性(Isolation):同一時間,只允許一個事務請求同一數據,不同的事務之間彼此沒有任何干擾。比如A正在從一張銀行卡中取錢,在A取錢的過程結束前,B不能向這張卡轉賬。
  • 持久性(Durability):事務完成後,事務對數據庫的所有更新將被保存到數據庫,不能回滾。

事務的隔離級別問題

  • 髒讀:事務A讀取了事務B更新的數據,然後B回滾操作,那麼A讀取到的數據是髒數據
  • 不可重複讀:事務 A 多次讀取同一數據,事務 B 在事務A多次讀取的過程中,對數據作了更新並提交,導致事務A多次讀取同一數據時,結果 不一致。
  • 幻讀:系統管理員A將數據庫中所有學生的成績從具體分數改爲ABCDE等級,但是系統管理員B就在這個時候插入了一條具體分數的記錄,當系統管理員A改結束後發現還有一條記錄沒有改過來,就好像發生了幻覺一樣,這就叫幻讀。

小結:不可重複讀的和幻讀很容易混淆,不可重複讀側重於修改,幻讀側重於新增或刪除。解決不可重複讀的問題只需鎖住滿足條件的行,解決幻讀需要鎖表

事務的隔離級別

READ UNCOMMITTED 讀未提交

在READ UNCOMMITTED級別,事務中的修改,即使沒有提交,對其他事務也都是可見的。事務可以讀取未提交的數據,這也被稱作髒讀。這個級別會導致很多問題,從性能上來說,READ UNCOMMITTED不會比其他的級別好太多,但確缺乏其他級別的很多好處,除非真的有必要的理由,在實際應用中一般很少使用。

READ COMMITED 讀已提交

大多數數據庫系統的默認隔離級別是 READ COMMITED(但mysql不是)。READ COMMITED滿足前面提到的隔離性簡單定義:一個事務開始時,只能看見已經提交的事務所做的修改。換句話說,一個事務從開始直到提交之前,所做的任何修改對其他事務都是不可見的。這個級別有時候也叫做不可重複讀,因爲兩次執行同樣的查詢,可能會得到不一樣的結果。

REPEATABLE READ 可重複讀

MySQL的默認事務隔離級別。
REPEATABLE READ解決了髒讀的問題。該級別保證了在同一個事務中多次讀取同樣的記錄的結果是一致的。但是理論上,可重複讀隔離級別還是無法解決另一個幻讀的問題。所謂幻讀,指的是當某個事務在讀取某個範圍內的記錄時,另外一個事務又在該範圍內插入了新的記錄,當之前的事務再次讀取該範圍的記錄時,會產生幻行。InnoDB存儲引擎通過多版本併發控制(MVCC)解決了幻讀的問題。

SERIALIZABLE 可串行化

SERIALIZABLE 是最高的隔離級別。它通過強事務串行執行,避免了前面說的幻讀的問題。簡單來說,SERIALIZABLE會在曲度的每一行數據都加上鎖,所以可能導致大量的超時和鎖爭用的問題。實際應用中也很少用到這個隔離級別,只有在非常需要確保數據一致性而且可以接受沒有併發的情況下,才考慮使用該級別。

數據準備

CREATE TABLE `s_test` (
  `id` int(11) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(64) DEFAULT NULL,
  `create_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
  `status` tinyint(4) NOT NULL DEFAULT '1' COMMENT '狀態。0-刪除,1-可用',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

insert into s_test(`name`) values ('a'),('b'),('c'),('d');

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | a    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

READ UNCOMMITTED

分別開啓2個數據庫連接終端,模擬2個事物操作。
終端A 設置事物隔離級別Read UnCommited 然後讀取測試表中的數據

mysql> set session transaction isolation level read uncommitted;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | a    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.02 sec)

終端B設置事物隔離級別Read UnCommited 然後修改測試表中的數據,並不提交事物

mysql> set session transaction isolation level read uncommitted;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> update s_test set name = 'x' where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

此時再去終端A中讀取數據庫中的數據

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | x    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-08 10:46:50 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

可以發現事物A已經可以讀到事物B未提交的修改,在READ UNCOMMITTED級別,事務中的修改,即使沒有提交,對其他事務也都是可見的。

此時,我們將終端B的事物回滾

mysql> rollback;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

再到終端A查詢數據庫

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | a    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

發現數據已經回滾,則事物A中間那次讀到的數據就是髒讀。

READ COMMITED

同樣,我們終端A 設置事物隔離級別Read Commited 然後讀取測試表中的數據

mysql> set session transaction isolation level read committed;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | a    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

然後在終端B設置事物隔離級別Read Commited 然後修改測試表中的數據,並不提交事物

mysql> set session transaction isolation level read committed;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> update s_test set name = 'x' where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

此時再次到終端A查詢數據庫記錄

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | a    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

此時我們會發現,我們終端B未提交的修改,我們並沒有讀到,即不會產生髒讀。

此時,我們到終端B將剛做的修改提交

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

再次回到終端A查詢數據庫數據

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | x    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-08 10:59:54 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

此時我們發現,我們已經讀到了終端B事物提交的事物,但是這也產生了一個新的問題,即事物A的2次提交讀到的不同的數據。即產生了重複讀的問題。

REPEATABLE READ

同樣,我們終端A 設置事物隔離級別Repeatable Read然後讀取測試表中的數據

mysql> set session transaction isolation level repeatable read;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | x    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-08 10:59:54 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

然後 在終端B 設置事物隔離級別Repeatable Read然後然後修改測試表中的數據,並提交事物

mysql> set session transaction isolation level repeatable read;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> update s_test set name = 'y' where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | y    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-08 11:08:51 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

此時,再到終端A查看數據

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | x    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-08 10:59:54 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

發現事物B一提交的修改不回影響事物A的重複讀取,即不回產生重複讀的問題。

此時,再到終端B中插入一條記錄

mysql> insert into s_test(`name`) values ('e');
Query OK, 1 row affected (0.02 sec)

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | y    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-08 11:08:51 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  5 | e    | 2019-05-08 11:13:54 | 2019-05-08 11:13:54 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
5 rows in set (0.00 sec)

然後再回到終端A,插入一條看起來不存在的記錄

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | x    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-08 10:59:54 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql> insert into s_test(id,name) values(5,'e');
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '5' for key 'PRIMARY'

即產生了幻讀,讀不出來已經存在的數據。

SERIALIZABLE

同樣,我們在終端A中 設置事物隔離級別Serializable然後讀取測試表中的數據

mysql> set session transaction isolation level serializable;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from s_test;
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
| id | name | create_time         | update_time         | status |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
|  1 | y    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-08 11:08:51 |      1 |
|  2 | b    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  3 | c    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  4 | d    | 2019-05-07 18:42:37 | 2019-05-07 18:42:37 |      1 |
|  5 | e    | 2019-05-08 11:13:54 | 2019-05-08 11:13:54 |      1 |
+----+------+---------------------+---------------------+--------+
5 rows in set (0.00 sec)

然後在終端B中設置事物隔離級別Serializable然後嘗試修改測試表中的數據

mysql> set session transaction isolation level serializable;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> insert into s_test(`name`) values ('f');
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

然後會發現,終端B事務被掛住了,然後過了一段時間,提示了錯誤 (1205, u’Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction’) ,說等待鎖超時。

在串行化隔離級別中,事物會在讀取的每一行數據都加上鎖,也就是說,上面A事務在讀取時,已經加了鎖,此時B事務在插入操作時,得等待鎖的放開,時間一長,A鎖未放開,B就報錯了。

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