今天这篇文章主要介绍一下MySQL的事务。事务指的是一组要进行的操作。

事务特性

事务的特性是ACID，分别指的是原子性、一致性、隔离性、持久性。

特性	含义
原子性	整个事务中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不可能停滞在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。
一致性	一个事务可以封装状态改变（除非它是一个只读的）。事务必须始终保持系统处于一致的状态，不管在任何给定的时间并发事务有多少。也就是说：如果事务是并发多个，系统也必须如同串行事务一样操作。
隔离性	隔离状态执行事务，使它们好像是系统在给定时间内执行的唯一操作。如果有两个事务，运行在相同的时间内，执行相同的功能，事务的隔离性将确保每一事务在系统中认为只有该事务在使用系统。这种属性有时称为串行化，为了防止事务操作间的混淆，必须串行化或序列化请求，使得在同一时间仅有一个请求用于同一数据。
持久性	在事务完成以后，该事务对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中，并不会被回滚。

ACID实现方式

主要有两种方式可以实现ACID：Write ahead logging（WAL）以及Shadow paging。

MySQL使用的是Write ahead logging日志，核心思想是对数据文件的修改，必须只能发生在这些修改已经记录了日志之后。

事务存在四种隔离级别，按照隔离程度从低到高分别是：未提交读 > 已提交读 > 可重复读 > 可串行化。不同隔离级别存在不同的问题。

未提交读指的是事务可以读取到其他事务还没有提交的内容。
未提交读的问题是“脏读”，即两个事务可能同时更新相同的数据，或一个事务在修改了一条数据后，另一个事务对该行数据进行了读取，第一个事务由于某些原因，回滚了事务，导致第二个事务读取的数据是无效的，产生“脏读”现象。

已提交读指的是事务的只有在提交后才可以被其他事务所读取到。
已提交读的问题是不可重复读：当一个事务在开始时select了一些数据，随后另一个事务对数据进行了更改，第一个事务再次进行读取时，数据被改变，而无法读到相同的数据，产生“不可重复读”问题。

可重复读的问题是幻读：幻读指的是，当一个事务在查询了数据后，另一个事务在数据中插入或删除了部分数据，导致第一个事务再次查询时发现数据数量变化，产生”幻读“现象。

可串行化是隔离级别最高的，其保证事务之间是串行执行的，这样就不会有异常，但并发程度较低，实践中很少使用。
基本的概念介绍完了，下面从实现层面介绍一下事务隔离级别。

对于未提交读而言，实现上就是不对事务的操作进行控制，按照理想情况进行，假设系统中不会同时存在两个事务，这样对事务的读写就立即完成，不考虑对其他事务的影响，因此数据的不安全性最高。

对于已提交读而言，已提交读是通过加锁来实现的，当事务要读数据时，会添加读锁，如果存在写锁，则读锁被阻塞。而当事务要写数据时，会添加写锁，如果已经存在写锁或读锁，则写锁会被阻塞。

需要注意的是，对数据进行加锁是有可能产生死锁的。MySQL中InnoDB可以配置死锁检测，当发生死锁时，事务会超时返回。

可串行化的执行，则控制事务是单线程执行即可。

可重复读在实现上是最复杂的。首先对于查询操作，要求事务读取的数据，与事务开始时的系统中的数据是完全一致的。

而对于更新操作，则要求事务更新的数据，是有效的，即必须根据事务执行到此时的数据来进行更新，否则会覆盖其他事务执行的结果，产生数据不一致问题。那么，要如何实现呢？

在MySQL中，每个事务开启时，会向系统申请一个唯一且不断增长的事务号，后续所有对数据的操作，都会带上这个事务号。MySQL中每个数据都会保留多个版本，为最后一个对该数据进行操作的事务的事务号所标记。

因此，当事务进行select操作时，如果数据的事务号小于当前事务的事务号时，则可以查询到，否则对当前事务是不可见的。这称为快照读。

而对于更新操作呢？我们知道，更新操作是不可以无视其他事务的更改的，因此更新需要先查询到数据库中最新的数据，再进行更新，这称为当前读。同理，对于删除操作也是相同的。正是由于可重复读隔离级别下存在的当前读，导致幻读问题的存在。

假设不同颜色是不同的事务，执行顺序如图所示，其中data字段不为主键。这样会存在什么问题呢，从MySQL事务执行的角度而言，是正确的，但是从binlog的角度而言，却是错误的。

为什么呢？因为蓝色事务的提交是在绿色事务之后的！这会导致，binlog的最后一行是更新data字段为5的数据，这导致binlog无法用于数据恢复！因为数据是错误的。

对于上面的数据异常问题，根本原因在于，插入数据导致了数据错误。那么为什么不添加行锁呢？最主要的原因在于，当蓝色事务开启时，绿色事务插入的数据还不存在，无法加锁。

幸运的是，MySQL中通过添加GAP间隙锁解决了这个问题，间隙锁与写锁是不同的，间隙锁是对数据行之间的间隙进行加锁的，而写锁是对数据本身进行加锁的。间隙锁是一个开区间，而间隙锁和行锁的结合，称为next-key锁，是一个前开后闭区间。

间隙锁与写锁是没有影响的，间隙锁可以防止插入数据。因此，间隙锁能防止幻读问题的发生，尽管可能牺牲部分的并发度，但为了数据安全，也是一种可行的解决方案。