MySQL事务四大特性实现：面试官的终究拷问

估计大家对事务的四大特性ACID、事务的四种隔离机制的概念了熟于心,有些面试官问完这些就不追问了，但是有些面试官会来个终究拷问，你了解MySQL事务四大特性的实现原理吗？这时候就该祭出本文了。

前言知识

具体详细可以参考博客MySQL事务的隔离级别

数据库事务的四大特性

Atomic，原子性，事务的所有SQL操作作为原子工作单元执行，要么全部执行，要么全部不执行；
Consistent，一致性，事务完成后，所有数据的状态都是一致的，即A账户只要减去了100，B账户则必定加上了100；
Isolation，隔离性，如果有多个事务并发执行，每个事务作出的修改必须与其他事务隔离；
Duration，持久性，即事务完成后，对数据库数据的修改被持久化存储。

事务的四种隔离级别

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
未提交读(Read uncommitted)	可能	可能	可能
已提交读(Read committed)	不可能	可能	可能
可重复读(Repeatable read)	不可能	不可能	可能
可串行化(Serializable)	不可能	不可能	不可能

原子性的实现

MySQL数据库事务的原子性是通过undo log实现的。

事务的所有修改操作(增、删、改)的相反操作都会写入undo log,比如事务执行了一条insert语句，那么undo log就会记录一条相应的delete语句。所以**undo log是一个逻辑文件，记录的是相应的SQL语句**一旦由于故障，导致事务无法成功提交，系统则会执行undo log中相应的撤销操作，达到事务回滚的目的。

undo log也可以实现MVCC(多个版本行控制)，下文的隔离性的实现将会详细介绍

持久性的实现

MySQl数据库事务的持久性是通过redo log实现的。

事务的所有修改操作(增、删、改)，数据库都会生成一条redo日志记录到redo log.区别于undo log记录SQL语句、redo log记录的是事务对数据库的哪个数据页做了什么修改，属于物理日志。

redo日志应用场景：数据库系统直接崩溃，需要进行恢复，一般数据库都会使用按时间点备份的策略，首先将数据库恢复到最近备份的时间点状态，之后读取该时间点之后的redo log记录，重新执行相应记录，达到最终恢复的目的。

日志文件的刷新策略

undo log和redo log并不是直接写到磁盘，而是写下入log buffer.再等待合适的时机同步到OS buffer,再由操作系统决定刷新到磁盘的时间。如图

MySQL主要由三种日志刷新策略，默认为第一种。三种策略，安全性依次下降，效率依次上升

每次事务提交写入OS buffer,并调用fsync刷新到磁盘
每秒写入OS buffer，并调用fsync刷新到磁盘
每秒提交写入OS buffer,然后每秒调用fync刷新到磁盘

隔离性的实现

已提交读(允许可重复读)

实现策略：数据的读取不加锁，数据的写入、修改、删除需要加行锁，可以克服脏读，但无法避免不可重复读

如下图是一个脏读场景，事务T2读取了T1未提交的数据。

使用加锁策略后，T1写数据x时，先获取了x的锁，导致T2的读操作等待，T1进行数据回滚后，释放锁，T2可以继续读取原来数据，不存在读取到脏数据的可能。

可重复读(允许幻读)

实现策略：MVCC(多个版本行控制)策略

下图是一个不可重复读的场景。由于T1的更新操作，导致T2两次读取的数据不一致。

单纯加行锁是无法解决的，T2先读取x值，T1之后经过加锁、解锁步骤，更新x的值，提交事务。T2再读的话，读出来的是T1更新后的值，两次读取结果不一致。

是时候祭出MVCC这个大招了

前面讲的行级锁是一个悲观锁，而MVCC是一个乐观锁，乐观锁在一定程度上可以避免加锁操作，因此开销更低。InnoDB的MVCC实现，是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。一个事务，不管其执行多长时间，其内部看到的数据是一致的。也就是事务在执行的过程中不会相互影响。

具体实现如下：

MVCC，通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现：一个保存了行的创建时间，一个保存行的过期时间（删除时间），当然，这里的时间并不是时间戳，而是系统版本号，每开始一个新的事务，系统版本号就会递增。

selelct操作
- 只查找版本早于（包含等于）当前事务版本的数据行。可以确保事务读取的行，要么是事务开始前就已存在，或者事务自身插入或修改的记录。
- 行的删除版本要么未定义，要么大于当前事务版本号。可以确保事务读取的行，在事务开始之前未删除。
insert操作。将新插入的行保存当前版本号为行版本号。
delete操作。将删除的行保存当前版本号为删除标识。
update操作。变为insert和delete操作的组合，insert的行保存当前版本号为行版本号，delete则保存当前版本号到原来的行作为删除标识。