Mysql 隔離級別與幻讀

MySQL InnoDB事務的隔離級別有四級，默認是“可重複讀”（REPEATABLE READ）。

• 未提交讀（READUNCOMMITTED）。另一個事務修改了數據，但尚未提交，而本事務中的SELECT會讀到這些未被提交的數據（髒讀）。
• 提交讀（READCOMMITTED）。本事務讀取到的是最新的數據（其他事務提交後的）。問題是，在同一個事務裏，前後兩次相同的SELECT會讀到不同的結果（不重複讀）。
• 可重複讀（REPEATABLEREAD）。在同一個事務裏，SELECT的結果是事務開始時時間點的狀態，因此，同樣的SELECT操作讀到的結果會是一致的。但是，會有幻讀現象（稍後解釋）。
• 串行化（SERIALIZABLE）。讀操作會隱式獲取共享鎖，可以保證不同事務間的互斥。

四個級別逐漸增強，每個級別解決一個問題。

• 髒讀，最容易理解。另一個事務修改了數據，但尚未提交，而本事務中的SELECT會讀到這些未被提交的數據。
• 不重複讀。解決了髒讀後，會遇到，同一個事務執行過程中，另外一個事務提交了新數據，因此本事務先後兩次讀到的數據結果會不一致。
• 幻讀。解決了不重複讀，保證了同一個事務裏，查詢的結果都是事務開始時的狀態（一致性）。但是，如果另一個事務同時提交了新數據，本事務再更新時，就會“驚奇的”發現了這些新數據，貌似之前讀到的數據是“鬼影”一樣的幻覺。

借鑑並改造了一個搞笑的比喻：

• 髒讀。假如，中午去食堂打飯吃，看到一個座位被同學小Q占上了，就認爲這個座位被佔去了，就轉身去找其他的座位。不料，這個同學小Q起身走了。事實：該同學小Q只是臨時坐了一小下，並未“提交”。
• 不重複讀。假如，中午去食堂打飯吃，看到一個座位是空的，便屁顛屁顛的去打飯，回來後卻發現這個座位卻被同學小Q佔去了。
• 幻讀。假如，中午去食堂打飯吃，看到一個座位是空的，便屁顛屁顛的去打飯，回來後，發現這些座位都還是空的（重複讀），竊喜。走到跟前剛準備坐下時，卻驚現一個恐龍妹，嚴重影響食慾。彷彿之前看到的空座位是“幻影”一樣。

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一些文章寫到InnoDB的可重複讀避免了“幻讀”（phantom read），這個說法並不準確。

做個試驗：(以下所有試驗要注意存儲引擎和隔離級別)

mysql> show create table t_bitfly\G;
CREATE TABLE `t_bitfly` (
`id` bigint(20) NOT NULL default '0',
`value` varchar(32) default NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=gbk

mysql> select @@global.tx_isolation,@@tx_isolation;
+-----------------------+-----------------+
| @@global.tx_isolation | @@tx_isolation |
+-----------------------+-----------------+
|REPEATABLE-READ      | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+

試驗一：

t SessionA                  Session B
|
| STARTTRANSACTION;         START TRANSACTION;
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| empty set
|                            INSERT INTO t_bitfly
|                            VALUES (1, 'a');
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| empty set
|                            COMMIT;
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| empty set
|
| INSERT INTO t_bitfly VALUES (1, 'a');
| ERROR 1062 (23000):
| Duplicate entry '1' for key 1
v (shit, 剛剛明明告訴我沒有這條記錄的)

如此就出現了幻讀，以爲表裏沒有數據，其實數據已經存在了，傻乎乎的提交後，才發現數據衝突了。

試驗二：

t SessionA                 Session B
|
| STARTTRANSACTION;        START TRANSACTION;
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +------+-------+
| | id   | value |
| +------+-------+
| |    1 |a    |
| +------+-------+
|                           INSERT INTO t_bitfly
|                           VALUES (2, 'b');
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +------+-------+
| | id   | value |
| +------+-------+
| |    1 |a    |
| +------+-------+
|                           COMMIT;
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +------+-------+
| | id   | value |
| +------+-------+
| |    1 |a    |
| +------+-------+
|
| UPDATE t_bitfly SET value='z';
| Rows matched: 2  Changed: 2 Warnings: 0
| (怎麼多出來一行)
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +------+-------+
| | id   | value |
| +------+-------+
| |    1 |z    |
| |    2 |z    |
| +------+-------+
|
v

本事務中第一次讀取出一行，做了一次更新後，另一個事務裏提交的數據就出現了。也可以看做是一種幻讀。

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那麼，InnoDB指出的可以避免幻讀是怎麼回事呢？

http://dev.mysql.com/doc/refman/5.0/en/innodb-record-level-locks.html

By default, InnoDB operates in REPEATABLE READ transactionisolation level and with the innodb_locks_unsafe_for_binlog systemvariable disabled. In this case, InnoDB uses next-key locks forsearches and index scans, which prevents phantom rows (see Section13.6.8.5, “Avoiding the Phantom Problem Using Next-KeyLocking”).

準備的理解是，當隔離級別是可重複讀，且禁用innodb_locks_unsafe_for_binlog的情況下，在搜索和掃描index的時候使用的next-keylocks可以避免幻讀。

關鍵點在於，是InnoDB默認對一個普通的查詢也會加next-keylocks，還是說需要應用自己來加鎖呢？如果單看這一句，可能會以爲InnoDB對普通的查詢也加了鎖，如果是，那和序列化（SERIALIZABLE）的區別又在哪裏呢？

MySQL manual裏還有一段：

13.2.8.5. Avoiding the Phantom Problem Using Next-Key Locking(http://dev.mysql.com/doc/refman/5.0/en/innodb-next-key-locking.html)

To prevent phantoms, InnoDB usesan algorithm called next-keylocking that combines index-row locking withgap locking.

You can use next-key locking to implement a uniqueness check inyour application: If you read your data in share mode and do notsee a duplicate for a row you are going to insert, then you cansafely insert your row and know that the next-key lock set on thesuccessor of your row during the read prevents anyone meanwhileinserting a duplicate for your row. Thus, the next-key lockingenables you to “lock”the nonexistence of something in your table.

我的理解是說，InnoDB提供了next-key locks，但需要應用程序自己去加鎖。manual裏提供一個例子：

SELECT * FROM child WHERE id > 100 FOR UPDATE;

這樣，InnoDB會給id大於100的行（假如child表裏有一行id爲102），以及100-102，102+的gap都加上鎖。

可以使用show innodb status來查看是否給表加上了鎖。

再看一個實驗，要注意，表t_bitfly裏的id爲主鍵字段。實驗三：

t SessionA                Session B
|
| STARTTRANSACTION;       START TRANSACTION;
|
| SELECT * FROM t_bitfly
| WHERE id<=1
| FOR UPDATE;
| +------+-------+
| | id   | value |
| +------+-------+
| |    1 |a    |
| +------+-------+
|                          INSERT INTO t_bitfly
|                          VALUES (2, 'b');
|                          Query OK, 1 row affected
|
| SELECT * FROM t_bitfly;
| +------+-------+
| | id   | value |
| +------+-------+
| |    1 |a    |
| +------+-------+
|                          INSERT INTO t_bitfly
|                          VALUES (0, '0');
|                          (waiting for lock ...
|                          then timeout)
|                          ERROR 1205 (HY000):
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