MySQL 四种事务隔离级别 + 锁

一、事务的基本要素（ACID）

　　1、原子性（Atomicity）：事务开始后所有操作，要么全部做完，要么全部不做，不可能停滞在中间环节。事务执行过程中出错，会回滚到事务开始前的状态，所有的操作就像没有发生一样。也就是说事务是一个不可分割的整体，就像化学中学过的原子，是物质构成的基本单位。

　　 2、一致性（Consistency）：事务开始前和结束后，数据库的完整性约束没有被破坏 。比如A向B转账，不可能A扣了钱，B却没收到。

　　 3、隔离性（Isolation）：同一时间，只允许一个事务请求同一数据，不同的事务之间彼此没有任何干扰。比如A正在从一张银行卡中取钱，在A取钱的过程结束前，B不能向这张卡转账。

　　 4、持久性（Durability）：事务完成后，事务对数据库的所有更新将被保存到数据库，不能回滚。

二、事务的并发问题

　　1、脏读：事务A读取了事务B更新的数据，然后B回滚操作，那么A读取到的数据是脏数据

　　2、不可重复读（修改）：事务 A 多次读取同一数据，事务 B 在事务A多次读取的过程中，对数据作了更新并提交，导致事务A多次读取同一数据时，结果 不一致。【需要行锁就可以解决】

　　3、幻读（新增/删除）：系统管理员A将数据库中所有学生的成绩从具体分数改为ABCDE等级，但是系统管理员B就在这个时候插入了一条具体分数的记录，当系统管理员A改结束后发现还有一条记录没有改过来，就好像发生了幻觉一样，这就叫幻读。【需要表锁才能解决】

　　小结：不可重复读的和幻读很容易混淆，不可重复读侧重于修改，幻读侧重于新增或删除。解决不可重复读的问题只需锁住满足条件的行，解决幻读需要锁表

 

三、MySQL事务隔离级别，其实很好记，其实就是读的范围不同而已，看后面的标注就很好记了

1.可以读到未提交的数据

2.可以读到已提交的数据

3.可以重复的读同一条数据没问题

4.串行化

事务隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
读未提交（read-uncommitted）可以读到未提交的数据	是	是	是
读已提交（read-committed）可以读到已提交的数据	否	是	是
可重复读（repeatable-read）	否	否	是
串行化（serializable）	否	否	否

并发性能也是从上到下，越来越差，因为越来越严格
 

mysql默认的事务隔离级别为repeatable-read

show VARIABLES like '%ISOLATION%'
transaction_isolation	REPEATABLE-READ

四、用例子说明各个隔离级别的情况

　1、读未提交：

　　　　（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为read uncommitted（未提交读），查询表account的初始值：

 

　　　　（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account：

 

 

　　　　（3）这时，虽然客户端B的事务还没提交，但是客户端A就可以查询到B已经更新的数据：

 

　　　　（4）一旦客户端B的事务因为某种原因回滚，所有的操作都将会被撤销，那客户端A查询到的数据其实就是脏数据：

 

 　　　　（5）在客户端A执行更新语句update account set balance = balance - 50 where id =1，lilei的balance没有变成350，居然是400，是不是很奇怪，数据不一致啊，如果你这么想就太天真 了，在应用程序中，我们会用400-50=350，并不知道其他会话回滚了，要想解决这个问题可以采用读已提交的隔离级别

 

　　2、读已提交

　　　　（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为read committed（未提交读），查询表account的所有记录：

 

　　　　（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account：

 

　　　　（3）这时，客户端B的事务还没提交，客户端A不能查询到B已经更新的数据，解决了脏读问题：

 

　　　　（4）客户端B的事务提交

　　　　（5）客户端A执行与上一步相同的查询，结果 与上一步不一致，即产生了不可重复读的问题

 

 　　3、可重复读

 　　　　（1）打开一个客户端A，并设置当前事务模式为repeatable read，查询表account的所有记录

　　　　（2）在客户端A的事务提交之前，打开另一个客户端B，更新表account并提交

　　　　（3）在客户端A查询表account的所有记录，与步骤（1）查询结果一致，没有出现不可重复读的问题

　　　　（4）在客户端A，接着执行update balance = balance - 50 where id = 1，balance没有变成400-50=350，lilei的balance值用的是步骤（2）中的350来算的，所以是300，数据的一致性倒是没有被破坏。

可重复读的隔离级别下使用了MVCC机制，

select操作不会更新版本号，是快照读（历史版本）；

insert、update和delete会更新版本号，是当前读（当前版本）。

（5）重新打开客户端B，插入一条新数据后提交

（6）在客户端A查询表account的所有记录，没有 查出 新增数据，所以没有出现幻读

下面来一个更直观的例子：

1. 准备两个终端，在此命名为 mysql 终端 1 和 mysql 终端 2，准备一张测试表 test 并调整隔离级别为 REPEATABLE READ，任意一个终端执行即可。

   SET @@session.transaction_isolation = 'REPEATABLE-READ';
   
   create database test;
   
   use test;
   
   create table test(id int primary key,name varchar(20));

    

2. 登录 mysql 终端 1，开启一个事务。

   begin;
   
   select * from test; -- 无记录

    

3. 登录 mysql 终端 2，开启一个事务。

   begin;
   
   select * from test; -- 无记录

    

4. 切换到 mysql 终端 1，增加一条记录并提交。

   insert into test(id,name) values(1,'a');
   
   commit;

    

5. 切换到 msyql 终端 2。

   	
   select * from test; --此时查询还是无记录

   通过这一步可以证明，在该隔离级别下已经读取不到别的已提交的事务，如果想看到 mysql 终端 1 提交的事务，在 mysql 终端 2 将当前事务提交后再次查询就可以读取到 mysql 终端 1 提交的事务。我们接着实验，看看在该隔离级别下是否会存在别的问题。

6. 此时接着在 mysql 终端 2 插入一条数据。

   insert into test(id,name) values(1,'b'); 
   -- 此时报主键冲突的错误

    

也许到这里您心里可能会有疑问，

明明在第 5 步没有数据，为什么在这里会报错呢？其实这就是该隔离级别下可能产生的问题，MySQL 称之为幻读。

注意我在这里强调的是 MySQL 数据库，Oracle 数据库对于幻读的定义可能有所不同

补充：

　　1、事务隔离级别为读提交时，写数据只会锁住相应的行

　　2、事务隔离级别为可重复读时，如果检索条件有索引（包括主键索引）的时候，默认加锁方式是next-key 锁；如果检索条件没有索引，更新数据时会锁住整张表。一个间隙被事务加了锁，其他事务是不能在这个间隙插入记录的，这样可以防止幻读。

　　3、事务隔离级别为串行化时，读写数据都会锁住整张表

　　 4、隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但是对并发性能的影响也越大。

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锁：[二者关系：锁是实现事务隔离级别的手段]

锁也是数据库管理系统区别文件系统的重要特征之一。

锁机制使得在对数据库进行并发访问时，可以保障数据的完整性和一致性。

对于锁的实现，各个数据库厂商的实现方法都会有所不同。

本文讨论 MySQL 中的 InnoDB 引擎的锁

锁的类型

InnoDB 实现了两种类型的行级锁：

• 共享锁（也称为 S 锁）【读锁】：允许事务读取一行数据。

  可以使用 SQL 语句 select * from tableName where … lock in share mode; 手动加 S 锁。

• 独占锁（也称为 X 锁）【写锁】：允许事务删除或更新一行数据。

  可以使用 SQL 语句 select * from tableName where … for update; 手动加 X 锁。也就是说这个语句对应的锁就相当于update带来的效果 

• 一旦一个事务获取了这个锁，其他的事务是没法在这些数据上执行 for update

• 虽然我们平时几乎不会使用select for update进行查询，但是，要记住，update语句之前就是要进行一次for update的select查询的！

• 【结论】： 

  lock in share mode适用于两张表存在业务关系时的一致性要求，

• for  update适用于操作同一张表时的一致性要求。

• 注：普通 select 语句默认不加锁，而CUD操作默认加排他锁。

行锁的算法

InnoDB 存储引擎使用三种行锁的算法用来满足相关事务隔离级别的要求。

• Record Locks

  该锁为索引记录上的锁，如果表中没有定义索引，InnoDB 会默认为该表创建一个隐藏的聚簇索引，并使用该索引锁定记录。

• Gap Locks

  该锁会锁定一个范围，但是不括记录本身。可以通过修改隔离级别为 READ COMMITTED 或者配置 innodb_locks_unsafe_for_binlog 参数为 ON。

• Next-key Locks

  该锁就是 Record Locks 和 Gap Locks 的组合，即锁定一个范围并且锁定该记录本身。InnoDB 使用 Next-key Locks 解决幻读问题。需要注意的是，如果索引有唯一属性，则 InnnoDB 会自动将 Next-key Locks 降级为 Record Locks。举个例子，如果一个索引有 1, 3, 5 三个值，则该索引锁定的区间为 (-∞,1], (1,3], (3,5], (5,+ ∞)

死锁

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程

InnoDB 引擎采取的是 wait-for graph 等待图的方法来自动检测死锁，如果发现死锁会自动回滚一个事务。

1. 准备两个终端，在此命名为 mysql 终端 1 和 mysql 终端 2，分别登入 mysql，再准备一张测试表 test 写入两条测试数据，并调整隔离级别为 SERIALIZABLE，任意一个终端执行即可。

   SET @@session.transaction_isolation = 'REPEATABLE-READ';
   
   create database test;
   
   use test;
   
   create table test(id int primary key);
   
   insert into test(id) values(1),(2);

    

2. 登录 mysql 终端 1，开启一个事务，手动给 ID 为 1 的记录加 X 锁。

   begin;
   
   select * from test where id = 1 for update;

    

3. 登录 mysql 终端 2，开启一个事务，手动给 ID 为 2 的记录加 X 锁。

   begin;
   
   select * from test where id = 2 for update;

    

4. 切换到 mysql 终端 1，手动给 ID 为 2 的记录加 X 锁，此时会一直卡住，因为此时在等待第 3 步中 X 锁的释放，直到超时，超时时间由 innodb_lock_wait_timeout 控制。

   select * from test where id = 2 for update;

    

此时，通过 

--查看数据库死锁
show engine innodb status

\G 命令可以看到 LATEST DETECTED DEADLOCK 相关信息，即表明有死锁发生；或者通过配置 innodb_print_all_deadlocks（MySQL 5.6.2 版本开始提供）参数为 ON 将死锁相关信息打印到 MySQL 的错误日志。

 

锁的优化建议

锁如果利用不好，会给业务造成大量的卡顿现象，在了解了锁相关的一些知识点后，我们可以有意识的去避免锁带来的一些问题。

1. 合理设计索引，让 InnoDB 在索引键上面加锁的时候尽可能准确，尽可能的缩小锁定范围，避免造成不必要的锁定而影响其他 Query 的执行。
2. 尽可能减少基于范围的数据检索过滤条件，避免因为间隙锁带来的负面影响而锁定了不该锁定的记录。
3. 尽量控制事务的大小，减少锁定的资源量和锁定时间长度。
4. 在业务环境允许的情况下，尽量使用较低级别的事务隔离，以减少 MySQL 因为实现事务隔离级别所带来的附加成本。