我们在开发过程必定会用到数据库,而数据库在使用过程中肯定会有事务,那么你知道MySQL底层是怎么实现事务的吗,今天我们一起来聊聊吧?
首先,在进行数据读插入读取的时候肯定是会出现脏写、脏读、幻读、不可重读问题,为了解决这种并发问题,数据库设计了事务隔离、锁机制、MVCC多版本并发控制来解决多事务问题。 先来了解下事务的属性ACID:
原子性(Atomicity) :事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。
一致性(Consistent) :在事务开始和完成时,数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以保持数据的完整性。
隔离性(Isolation) :数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的,反之亦然。
持久性(Durable) :事务完成之后,它对于数据的修改是永久性的,即使出现系统故障也能够保持。
并发事务处理带来的问题:
更新丢失(Lost Update)或脏写:
当两个或多个事务选择同一行,然后基于最初选定的值更新该行时,由于每个事务都不知道其他事务的存 在,就会发生丢失更新问题–最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。
脏读(Dirty Reads)
一个事务正在对一条记录做修改,在这个事务完成并提交前,这条记录的数据就处于不一致的状态;这 时,另一个事务也来读取同一条记录,如果不加控制,第二个事务读取了这些“脏”数据,并据此作进一步的 处理,就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象的叫做“脏读”。一句话:事务A读取到了事务B已经修改但尚未提交的数据,还在这个数据基础上做了操作。此时,如果B事务回滚,A读取的数据无效,不符合一致性要求。
不可重读(Non-Repeatable Reads)
一个事务在读取某些数据后的某个时间,再次读取以前读过的数据,却发现其读出的数据已经发生了改 变、或某些记录已经被删除了!这种现象就叫做“不可重复读”。一句话:事务A内部的相同查询语句在不同时刻读出的结果不一致,不符合隔离性
幻读(Phantom Reads)
一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据,却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数 据,这种现象就称为“幻读”。一句话:事务A读取到了事务B提交的新增数据,不符合隔离性
事务隔离级别
MySQL查看数据库的事务隔离级别: show variables like 'tx_isolation';
MySQL设置事务隔离级别:set tx_isolation='REPEATABLE-READ';
Mysql默认的事务隔离级别是可重复读,用Spring开发程序时,如果不设置隔离级别默认用Mysql设置的隔 离级别,如果Spring设置了就用已经设置的隔离级别
锁机制
从性能上分为乐观锁(用版本对比来实现)和悲观锁
从对数据库操作的类型分,分为读锁和写锁(都属于悲观锁)
读锁(共享锁,S锁(Shared)):针对同一份数据,多个读操作可以同时进行而不会互相影响;
写锁(排它锁,X锁(eXclusive)):当前写操作没有完成前,它会阻断其他写锁和读锁
从对数据操作的粒度分,分为表锁和行锁
表锁:每次操作锁住整张表。开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低;
行锁:每次操作锁住一行数据。开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度最 高。
间隙锁:锁的就是两个值之间的空隙。Mysql默认级别是repeatable-read,有办法解决幻读问题吗?间隙锁在某些情况下可以解决幻读问题
临键锁(Next-key Locks):Next-Key Locks是行锁与间隙锁的组合
重点来了,前面说了MySQL默认是使用可重复读隔离级别的,保证隔离性的主要是靠MVCC实现的,MySQL在读已提交、可重复读中实现了MVCC机制。而MVCC机制主要是通过read-view机制与undo版本链比对机制来实现的, 通过对比版本的方式来解决问题。
undo日志版本链与read view机制详解: undo日志版本链是指一行数据被多个事务依次修改过后,在每个事务修改完后,Mysql会保留修改前的数据undo回滚
日志,并且用两个隐藏字段trx_id和roll_pointer把这些undo日志串联起来形成一个历史记录版本链(见下图,需参考视频里的例子理解)
当事务开启,执行任何查询sql时会生成当前事务的一致性视图read-view,该视图在事务结束之前都不会变化(如果是读已提交隔离级别在每次执行查询sql时都会重新生成),这个视图由执行查询时所有未提交事务id数组(数组里最小的id为min_id)和已创建的最大事务id(max_id)组成,事务里的任何sql查询结果需要从对应 版本链里的最新数据开始逐条跟read-view做比对从而得到最终的快照结果。
版本链比对规则:
-
如果 row 的 trx_id 落在绿色部分( trx_id<min_id ),表示这个版本是已提交的事务生成的,这个数据是可见的;
-
如果 row 的 trx_id 落在红色部分( trx_id>max_id ),表示这个版本是由将来启动的事务生成的,是不可见的(若row 的 trx_id 就是当前自己的事务是可见的);3. 如果 row 的 trx_id 落在黄色部分(min_id <=trx_id<= max_id),那就包括两种情况
a. 若 row 的 trx_id 在视图数组中,表示这个版本是由还没提交的事务生成的,不可见(若 row 的 trx_id 就是当前自己的事务是可见的);
b. 若 row 的 trx_id 不在视图数组中,表示这个版本是已经提交了的事务生成的,可见。对于删除的情况可以认为是update的特殊情况,会将版本链上最新的数据复制一份,然后将trx_id修改成删除操作的trx_id,同时在该条记录的头信息(record header)里的(deleted_flag)标记位写上true,来表示当前记录已经被 删除,在查询时按照上面的规则查到对应的记录如果delete_flag标记位为true,意味着记录已被删除,则不返回数据。