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<p id="tip" align="center"></p>
<div><h1>MySQL 地基基础：事务和锁的面纱</h1>
<h3>什么是事务，为什么需要事务</h3>
<p>在 MySQL 中，事务是由一条或多条 SQL 组成的单位，在这个单位中所有的 SQL 共存亡，有点有福同享，有难同当的意思。要么全部成功，事务顺利完成；要么只要有一个 SQL 失败就会导致整个事务失败，所有已经做过的操作回退到原始数据状态。</p>
<h3>用日常细说事务的特性</h3>
<p>首先我们先说一下事务的四个特性：ACID。</p>
<ul>
<li>A：原子性（atomicity），一个事务要么全都成功，要么全都失败</li>
<li>C：一致性（consistency），在事务的整个生命周期里，查询的数据是一致的，保证数据库不会返回未提交的事务的数据</li>
<li>I：隔离性（isolation），一个事务所做的操作，在最终提交前，对其他事务是不可见的，保证事务与事务之间不会冲突</li>
<li>D：持久性（durability），只要事务提交，数据就不会丢失，即使系统崩溃，事务也已经完成</li>
</ul>
<p>在日常生活中有很多的事情就能体现为数据库中的事务。比如“转账”，下面我们就具体展开，你就可以很清晰的认识事务的四个特性。</p>
<ul>
<li>时间：2020 年 1 月 1 日</li>
<li>地点：某银行 ATM</li>
<li>人物：A 和 B</li>
<li>起因：B 向 A 借 1000 元人民币</li>
<li>经过：A 转账给 B</li>
<li>结果：转账成功或失败</li>
</ul>
<p>这么一个转账我们想一下底层基本的技术支撑与实现，B 向 A 借钱，A 要转账给 B，首先 A 必须有大于 1000 元的余额，然后从 A 的账户减 1000 元，在 B 的账户里加 1000 元。</p>
<p>我们定义一个事务：</p>
<pre><code>获取 A 账户余额
select balance from account where username='A';
在 A 账户里减 1000 元
update account set balance=balance-1000 where username='A';
获取 B 账户余额
select balance from account where username='B';
在 B 账户里加 1000 元
update account set balance=balance+1000 where username='B';
</code></pre>
<p>好了，一个简单事务基本就这样，我们开始分析分析这个事务是如何保证事务的 ACID 的。</p>
<ul>
<li><strong>原子性</strong>：这个事务要么全成功，要么全失败。事务成功则 1000 元转账到了 B 账户，事务失败回滚则 1000 元还在 A 账户里，就是说 1000 元不能凭空消失。</li>
<li><strong>一致性</strong>：在这个事务中，所有的查询都是一致的，我们先查询 A 账户余额是否大于 1000，如果小于 1000，事务失败回滚；如果获取不到 B 账户余额，事务失败回滚。</li>
<li><strong>隔离性</strong>：在这个事务发生的同时，发生了另一个事务（A 通过手机银行将钱全部转移到另外的账户，比如一共有 1500 元），第一个事务转 1000 元，第二个事务转 1500 元，我们仔细想想，如果都成功，那岂不是凭空获取了 1000 元，这是不合理的，每个事务在执行前都应查一下余额是否够本次转账的。这两个事务应该是隔离的，不能有冲突。</li>
<li><strong>持久性</strong>：转账成功了（即事务完成），这代表钱已经发生了转移，这个时候发生 ATM 吞卡、ATM 断电、手机银行无法登陆等等一切故障，反正钱已经转走了，钱没有丢（即数据没有丢）</li>
</ul>
<h3>MySQL 并发控制技术</h3>
<p>并发控制技术可以说是数据库的底层基础技术，并发控制技术可以拆分来看，一是并发，一是控制。并发也就是说大量请求连接到数据库，控制就是数据库要控制好这些连接，保证资源的可用性、安全性，解决资源的挣用的问题。</p>
<p>那么如何实现并控制呢？主要通过两个方面：</p>
<ul>
<li>Lock</li>
<li>MVCC</li>
</ul>
<p>先分别简单说一下 Lock 和 MVCC，具体的后面再聊。</p>
<ul>
<li>Lock，并发连接到数据库，操作有读和读、读和写、写和写，锁来保证并发连接使得数据可以保持一致性。</li>
<li>MVCC（Multiversion Concurrency Control），多版本并发控制，是数据库的多版本，可以提高并发过程中的读和写操作，有效的避免写请求阻塞读请求。</li>
</ul>
<h3>面试再也不怕被问到的 MVCC</h3>
<p>前面我们已经大致了解了 MVCC 是什么，以及他做什么事情，现在我们具体看看 MVCC 是如何工作的？</p>
<p>我们知道数据的一致性，可以通过锁来保证，在并发连接中，锁机制在读和读的并发请求中不会锁数据，但是在读和写的并发请求中，写请求会加锁，读请求会被写请求阻塞，基于此，MVCC 发挥其作用。</p>
<p>MVCC 控制两类操作：</p>
<ul>
<li>快照读：读取的是历史可见版本的数据，无锁</li>
<li>当前读：读取的是当前最新版本的数据，加锁</li>
</ul>
<p>我们举个例子说一下吧，比如:</p>
<pre><code>mysql> create table tab1(id decimal,name varchar(10),address varchar(10),status decimal,primary key(id));
mysql> insert into tab1 values(1,'a','beijing',1);
</code></pre>
<p>表中数据为：</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">id</th>
<th align="left">name</th>
<th align="left">address</th>
<th align="left">status</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">1</td>
<td align="left">a</td>
<td align="left">beijing</td>
<td align="left">1</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>现在有一个请求，将数据 a 的地址改为 shanghai，这个数据更新的过程，我们细化一下，将历史数据置为失效，将新的数据插入：</p>
<pre><code>mysql> update tab1 set status=0 where name='a';
mysql> insert into tab1 value(2,'a','shanghai',1);
</code></pre>
<p>表中数据为：</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">id</th>
<th align="left">name</th>
<th align="left">address</th>
<th align="left">status</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">1</td>
<td align="left">a</td>
<td align="left">beijing</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">2</td>
<td align="left">a</td>
<td align="left">shanghai</td>
<td align="left">1</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>MVCC 的原理就类似是这样的，<code>address='beijing'</code> 就是历史数据，更新前保存了下来，<code>address='shanghai'</code> 就是当前数据，新插入数据，这样并发连接来了，既可以读取历史数据，也可以修改当前数据。比如，现在有三个事务：</p>
<ul>
<li>T1 -> 要执行 update address</li>
<li>T2 -> 要执行 update address</li>
<li>T3 -> 要执行 update address</li>
</ul>
<p>T1 先获取了表中这一行数据，执行了 update，未提交；T2 获取表中这一行数据，由于 T1 未提交，address='beijing',这个 beijing 就来源历史数据；T3 也获取表中这一行数据，由于 T1 未提交，<code>address='beijing'</code>，这个 beijing 也来源历史数据。这样是不是好理解了。</p>
<p>以此类推，如果只对 <code>name='a'</code> 这一行数据有 N 个并发连接要做 M 个操作，这些历史数据都保存在表中，这个表的数据量无法预估，势必会造成压力与瓶颈。多版本数据到底如何保存，这就不是本节考虑的问题了，是数据库 undo 帮你做的工作。这里就不展开了。（后期可能会做 undo 相关的 chat，大家可以关注我）</p>
<h3>简单易懂的实例帮你理解 MySQL 事务隔离级别</h3>
<p>事务隔离级别，拆分来看，事务、隔离、级别，故是三个概念的集合，是保证事务之间相互隔离互不影响的，有多个级别。事务在执行过程中可能会出现脏读、不可重复读、幻读，那么 MySQL 的事务隔离级别到底有怎样的表现呢？</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">事务隔离级别</th>
<th align="left">脏读</th>
<th align="left">不可重复读</th>
<th align="left">幻读</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">读未提交(Read-Uncommited)</td>
<td align="left">可能</td>
<td align="left">可能</td>
<td align="left">可能</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">读提交(Read-Commited)</td>
<td align="left">不可能</td>
<td align="left">可能</td>
<td align="left">可能</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">可重复读交(Repeatable-Read)</td>
<td align="left">不可能</td>
<td align="left">不可能</td>
<td align="left">可能</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">序列化(Serializable)</td>
<td align="left">不可能</td>
<td align="left">不可能</td>
<td align="left">不可能</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>那么到底什么是脏读、不可重复读、幻读呢？</p>
<ul>
<li><strong>脏读</strong>：一个事务读取了另一个未提交事务操作的数据。</li>
<li><strong>不可重复读</strong>：一个事务重新读取前面读取过的数据时，发现该数据已经被修改了或者不见了，其实已被另一个已提交的事务操作了。解决了脏读的问题。</li>
<li><strong>幻读</strong>：一个事务，需要更新数据，于是重新提交了一个查询，返回符合查询条件行，发现这些行因为其他提交的事务发生了改变，这些数据像“幻影”一样出现了。解决了不可重复读。</li>
</ul>
<p>接下来我们用具体实例分析各个事务隔离级别。</p>
<p>创建测试表 t_account：</p>
<pre><code>mysql> create table t_account(name varchar(10),balance decimal);
mysql> insert into t_account values('A',100);
mysql> insert into t_account values('B',0);
</code></pre>
<h4>读未提交</h4>
<p>设置事务隔离级别：</p>
<pre><code>mysql> set global tx_isolation='read-uncommitted';
</code></pre>
<p>查询事务隔离级别：</p>
<pre><code>mysql> SELECT @@tx_isolation;
+------------------+
| @@tx_isolation |
+------------------+
| READ-UNCOMMITTED |
+------------------+
1 row in set (0.00 sec)
</code></pre>
<p><strong>当前事务可以读取另一个未提交事务操作的数据。</strong></p>
<p>环境：用户 A 有 100 元钱，给用户 A 增加 100 元，然后用户 A 转账给用户 B。</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">事务 1</th>
<th align="left">事务 2</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">begin;</td>
<td align="left">begin;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">update t_account set balance=balance+100 where name='A'; #给用户 A 增加 100 元</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select balance from t_account where name='A'; #转账前查询用户 A 余额为 200 元</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">rollback; #决定不给用户 A 增加 100 元了，事务回滚</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">update t_account set balance=balance-200 where name='A'; #用户 A 继续给用户 B 转账，用户 A 减 200 元</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">update t_account set balance=balance+200 where name='B'; #用户 A 继续给用户 B 转账，用户加加 200 元</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">commit; #提交事务</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>现在我们查询一下用户 A 和用户 B 的余额：</p>
<pre><code>mysql> select * from t_account;
+------+---------+
| name | balance |
+------+---------+
| A | -100 |
| B | 200 |
+------+---------+
2 rows in set (0.00 sec)
</code></pre>
<p>问题来了，这个结果不符合预期，用户 A 竟然是 -100 元，用户 B 增加了 200 元，这是因为事务 2 读取了事务 1 未提交的数据。</p>
<h4>读提交</h4>
<p>设置事务隔离级别：</p>
<pre><code>mysql> set global tx_isolation='read-committed';
</code></pre>
<p>查询事务隔离级别：</p>
<pre><code>mysql> SELECT @@tx_isolation;
+------------------+
| @@tx_isolation |
+------------------+
| READ-COMMITTED |
+------------------+
1 row in set (0.00 sec)
</code></pre>
<p><strong>当前事务只能读取另一个提交事务操作的数据。</strong></p>
<p>环境：用户 A 有 100 元钱，给用户 A 增加 100 元。</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">事务 1</th>
<th align="left">事务 2</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">begin;</td>
<td align="left">begin;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">update t_account set balance=balance+100 where name='A'; #给用 A 增加 100 元</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; #事务 2 查用户的余额，因事务 1 未提交，仍为 100 元</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">commit;</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; #事务 2 查用户的余额，事务 1 已提交，变为 200 元</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>一个事务重新读取前面读取过的数据时，发现该数据已经被修改了，其实已被另一个已提交的事务操作了。</p>
<h4>可重复读</h4>
<p>设置事务隔离级别：</p>
<pre><code>mysql> set global tx_isolation='repeatable-read';
</code></pre>
<p>查询事务隔离级别：</p>
<pre><code>mysql> SELECT @@tx_isolation;
+------------------+
| @@tx_isolation |
+------------------+
| REPEATABLE-READ |
+------------------+
1 row in set (0.00 sec)
</code></pre>
<p><strong>当前事务读取通过第一次读取建立的快照是一致的，即使另外一个事务提交了该数据。除非自己这个事务可以读取在自身事务中修改的数据。</strong></p>
<p>可重复读隔离级别是 MySQL 的默认隔离级别。</p>
<p>环境：用户 A 有 100 元钱，给用户 A 增加 100 元。</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">事务 1</th>
<th align="left">事务 2</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">begin;</td>
<td align="left">begin;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; #事务 2 查用户的余额，为 100 元</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">update t_account set balance=balance+100 where name='A'; #给用 A 增加 100 元</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; #事务 2 查用户的余额，因事务 1 未提交，仍为 100 元</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">commit;</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; #事务 2 查用户的余额，事务 1 已提交，仍为 100 元</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>这就能看出来，事务 2 开启后读取了用户 A 的余额，即使事务 1 修改了数据，不管提交与否，事务 2 读取的数据一直是之前第一次读取的数据。继续操作。</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">事务 1</th>
<th align="left">事务 2</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">commit;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; ###事务 2 查用户的余额，为 200 元</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>为什么现在变成了 200 元了，因为事务 2 已经 commit，再次 select 是一个新的事务，读取数据当然又变为第一次获取数据（此时的数据是最新的数据）。</p>
<p>思考一下：上述这个举例是可重复读的 select 相关验证，如果是 DML 操作，会不会是同样的结果呢？</p>
<p>思考三分钟......</p>
<p>答案是：其他事物即使查询不到的数据，DML 操作也可能会影响那些提交的数据。好，让我验证一下。</p>
<p>update 操作：</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">事务 1</th>
<th align="left">事务 2</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">begin;</td>
<td align="left">begin;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account; #有一行数据，用户 A，余额 100 元</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">insert into t_account values('B',100); #增加用户 B，余额 100 元</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">commit;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account where name='B'; #无返回行，查询不到用户 B</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">update t_account set balance=balance+100 where name='B'; #神奇，更新成功了</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account; #用户 A 余额 100，用户 B 余额 200</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account; #用户 A 余额 100，用户 B 余额 100</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">commit;</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account; #用户 A 余额 100，用户 B 余额 200</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>delete 操作：</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">事务 1</th>
<th align="left">事务 2</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">begin;</td>
<td align="left">begin;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account; #有 2 行数据，用户 A 余额 100 元，用户 B 余额 200</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">insert into t_account values('C',100); #增加用户 C，余额 100 元</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">commit;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account where name='C'; #无返回行，查询不到用户 C</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">delete from t_account where name='C'; #神奇，删除成功了</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account; #用户 A 余额 100，用户 B 余额 200</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account; #用户 A 余额 100，用户 B 余额 200，用户 C 余额 100</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">commit;</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">select * from t_account; #户 A 余额 100，用户 B 余额 200</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>通过这两个例子你是不是了解了一个事务的 update 和 delete 操作了另外一个事务提交的数据，会使得这些数据在当前事务变得可见。就像幻影一下出现了！</p>
<h4>序列化</h4>
<p>设置事务隔离级别：</p>
<pre><code>mysql> set global tx_isolation='serializable';
</code></pre>
<p>查询事务隔离级别：</p>
<pre><code>mysql> SELECT @@tx_isolation;
+------------------+
| @@tx_isolation |
+------------------+
| SERIALIZABLE |
+------------------+
1 row in set (0.00 sec)
</code></pre>
<p><strong>当前事务 select 和 DML 操作的数据都会加行锁，其他事务访问同样的数据需要等锁释放。</strong></p>
<p>环境：用户 A 有 100 元钱，给用户 A 增加 100 元。</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="left">事务 1</th>
<th align="left">事务 2</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left">begin;</td>
<td align="left">begin;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; #查询用户余额</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">update t_account set balance=balance+100 where name='A'; #给用户 A 增加 100 元，执行一直处于等待</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">commit;</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">update 成功返回</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; #用户 A 余额为 100，因为事务 2 还未提交，获取的是 undo 中的历史版本数据</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">begin;</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; #新开一个事务，由于事务 2 还未提交，此查询锁等</td>
<td align="left"></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"></td>
<td align="left">commit;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">select * from t_account where name='A'; #用户 A 余额 200</td>
<td align="left"></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>好了，实例讲解到此结束，是否已经帮你理解了 MySQL 事务隔离级别。</p>