『 MySQL篇 』：MySQL 事务特性

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一 . 什么是事务？

从概念上来讲，事务是一个有限的数据库操作序列构成，这些操作要么全部执行，要么全部不执行，是一个不可分割的工作单位 。

举个例子：假如 A 向 B 转账 100 元，先从 A 的账户中扣除100元，再在 B 的账户中增加 100 元，如果已经在 A 帐户中扣除100元，还没来得及扣除B账户中的余额，此时银行系统发生故障，导致A的余额减少了，但是B的余额却没增加，所以就需要事务，将A的钱进行回滚。

二. 事务的操作

使用以下SQL语句来开启并提交事务

# 开启一个事务
START TRANSACTION;
#设置保存点 
savepoint point1；
# 多条 SQL 语句
SQL1,SQL2...
#回退事务到保存点
rollback to point1
#回退全部事务
rollback
## 提交事务,有事务操作生效，不能回退
COMMIT;

下面给出一个具体的事务提交的案例：

-- 1.创建一张测试表
CREATE TABLE t27(
    id INT,
    `name` VARCHAR(32));

-- 2.开始事务
START TRANSACTION
-- 3.设置保存点
SAVEPOINT a
-- 执行dml操作
INSERT INTO t27 VALUES(100,'tom');
SELECT * FROM t27;

SAVEPOINT b
-- 执行dml操作
INSERT INTO t27 VALUES(200,'jack');

-- 回退到b
ROLLBACK TO b
-- 继续回退 a
ROLLBACK TO a
-- 如果这样，表示直接回退到事务开始的状态
ROLLBACK
COMMIT 

这个过程当中，设置了两个保存点a , b ，可以回退到指定位置的保存点，也可以直接对事务进行回退，即不改变表的结构，事务设置完要进行 commit 提交。

三. 事务的四大特性

• 原子性 ： 事务作为一个整体执行，包含在其中的事务要么全部都执行，要么全部都不执行

原子性的实现通过 undo log 日志来完成，当事务执行更新操作之前，数据库将当前数据行的旧值存储到 undo log 日志当中，如果事务执行过程中出现异常情况，就将事务进行回滚，InnoDB引擎就是利用 undo log 保存下来的记录，将数据恢复到事务开始之前。

• 隔离性：多个事务进行并发访问时，事务之间应该是相互隔离的，一个事务不应该被其他事务干扰，多个并发事务之间要相互隔离

如果多个事务可以同时操作⼀个 数据，那么就会产⽣脏读、重复读、幻读的问题，MySQL中定义了四种隔离级别提供使用，隔离级别的底层实现是锁或者MVCC，但是屏蔽了加锁的细节。

• 持久性：事务完成进行提交时，对数据库所做的更改将永久性的保存在数据库中，即使数据库发生故障也不影响

当事务执行更新操作时 , 首先将数据的修改操作记录保存到Redo log 中, 而不是直接修改写入到磁盘的数据文件, 接着以顺序追加的方式写入磁盘,使得写入的操作非常高效, 当系统发生故障导致数据库重启时, MySQL　通过Redo log 来恢复为写入磁盘的数据库修改，重新执行这些操作，将数据持久化到磁盘，这样就保证了事务的持久性。

• 一致性 ： 指的是事务开始之前和事务结束只有，数据不会被破坏，假如A账户给B账户转账100元，无论成功与否，A和B的总金额是不发生改变的

InnoDB 引擎通过什么技术来保证事务的这四个特性的呢？

• 持久性是通过 redo log （重做日志）来保证的；
• 原子性是通过 undo log（回滚日志） 来保证的；
• 隔离性是通过 MVCC（多版本并发控制） 或锁机制来保证的；
• 一致性则是通过持久性+原子性+隔离性来保证；

只有保证了事务的持久性、原子性、隔离性之后，一致性才能得到保障。也就是说 A、I、D 是手段，C 是目的！

四 . 并发事务可能产生的问题

• 脏读问题

当事务 A 在对数据进行修改的过程中， 事务 B 对同一个数据进行 了读取，此时 B 的读操作就叫做脏读，读取到的数据也被称之为脏数据 。

• 幻读问题

在同一组数据当中，事务 A 进行查询数据 ， 事务 B 进行 插入新的数据，导致事务 A 再次进行相同的查询时，查询到的数据行数发生了改变，这种情况称之为幻读，幻读的解决方案一般为加间隙锁。

• 不可重复读问题

在同一组数据中，事务 A 进行查询数据， 事务B进行修改数据，导致事务A 重新执行相同的查询时，查询到的内容发生了改变，这种情况就称之为不可重复读，不可重复读的解决方案为加行锁或者表锁。

在这其中，不可重复读和幻读都是并发事务当中容易出现的问题，但是幻读主要涉及的是数据的插入，而不可重复读涉及的是数据的修改和更新，幻读的结果是前后读取的数据的数量不一致，而不可重复读是前后读取到的数据的内容不一致。

其中严重性 ： 脏读 > 不可重复读 > 幻读

五 . 数据库的隔离级别

为了规避以上的三种并发事务中可能遇到的问题，MySQL 中提供了四种隔离级别来解决上述的并发事务问题，隔离级别越高，执行效率越低。

1. 读未提交 ：一个事务未提交时，但是他所做的变更就能够被其他事务所看到，即读未提交
2. 读已提交： 一个事务提交之后，它所做的变更才能够被其他事务所看到，解决了脏读的问题
3. 可重复读：同一个事务中，多次读取一个事务，获取到的结果是一致的， MySQL 的InnoDB引擎的默认隔离级别就是可重复读，但是没有解决幻读的问题。
4. 串行化 ：串行化会给记录加上读写锁，如果发生了读写冲突时，后访问的事务必须等待前一个事务执行完成，才能继续执行。

所以四种隔离级别的等级高低的排列如下 ： 串行化 > 可重复读 > 读已提交 > 读未提交 ,隔离级别越低，事务请求的锁越InnoDB 存储引擎默认使用 可重复读

MySQL 的隔离级别基于锁和 MVCC 机制共同实现的

• 设置并查看当前事务的隔离级别

-- 查看当前会话隔离级别
SELECT @@tx_isolation;
-- 查看系统当前隔离级别
SELECT @@ global.tx_isplation
-- 设置当前会话隔离级别
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED
-- 设置系统当前隔离级别
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL [设置你想设置的级别]

• MVCC

  在MySQL InnoDB引擎层⾯，⼜有新的解决⽅案（解决加锁后读写性能问题），叫MVCC(Multi Version Concurrency Control) 多版本并发控制，它主要基于创建和维护数据的多个版本（或快照），以允许事务之间的并发执行而不会产生冲突。

对于InnoDB引擎，默认情况下会启用MVCC来处理并发事务。这意味着在没有显式设置的情况下，InnoDB引擎会使用MVCC机制来提供并发控制和事务隔离性。可以通过创建和管理数据的多个版本来实现。

 在传统的锁定并发控制机制中，读操作和写操作之间会相互阻塞，因为写操作可能会改变数据，导致读操作的结果不一致。而MVCC通过创建数据的多个版本来解决这个问题。每个事务在开始时会创建一个一致性的数据库快照，然后在执行期间，事务只能看到在其开始之前已经存在的数据版本。这样，读操作可以并发地进行，而不会受到其他事务的写操作的影响 , 后续我们会对 MVCC 实现原理和锁机制进行详细的讲解说明 .