Mysql进阶（二）之事务篇

面试题

1.并行事务会引发什么问题？
2.事务有哪几个特性？
3.事务的原理/事务的特性是怎么实现的？
4.事务的隔离级别有哪些？

事务

1.概念

数据库的事务（Transaction）是一种机制、一个操作序列，包含了一组数据库操作命令。

事务把所有的命令作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这一组数据库命令要么同时成功，要么同时失败。

事务是一个不可分割的工作逻辑单元。

语法：

操作	含义
开启事务	START TRANSACTION 或 BEGIN ;
提交事务	COMMIT;
回滚事务	ROLLBACK

默认MySQL的事务是自动提交的，当执行完一条DML语句时，MySQL会立即隐式的提交事务。（当执行上面开启事务语句时，需手动提交事务）

2.事务的四大特性ACID

• 原子性（Atomicity）: 事务是不可分割的最小操作单位，要么同时成功，要么同时失败

• 一致性（Consistency）：事务完成时，必须使所有的数据都保持一致状态（比如转账问题中事务开启前的金钱总额和开启后的金钱总额要一致）

• 隔离性（Isolation）：（由于数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力），数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行。

• 持久性（Durability）：事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的

3.操作

最经典的例子就是转账问题，如果张三和李四的账户各有1000块钱，现在李四给张三账户转账500，那么转账成功张三账户应该是1500，李四账户是500.

但是如果没有开启事务，在整个操作中发生了异常，就会导致李四转账操作成功，但是张三账户增加操作没成功。

从代码角度理解：
（1）先是正常情况

-- 1. 查询张三余额
select * from account where name = '张三';
-- 2. 张三的余额减少1000
update account set money = money - 1000 where name = '张三';
-- 3. 李四的余额增加1000
update account set money = money + 1000 where name = '李四';

（2）异常情况（转账中出现异常情况）

-- 1. 查询张三余额
select * from account where name = '张三';
-- 2. 张三的余额减少1000
update account set money = money - 1000 where name = '张三';
出错了....
-- 3. 李四的余额增加1000
update account set money = money + 1000 where name = '李四';

此时第三个语句因为前面“出错了……”这句异常导致没有执行，所以最后的结果就是不成功的。

（3）所以要利用事务

-- 开启事务
start transaction
-- 1. 查询张三余额
select * from account where name = '张三';
-- 2. 张三的余额减少1000
update account set money = money - 1000 where name = '张三';
-- 3. 李四的余额增加1000
update account set money = money + 1000 where name = '李四';
-- 如果正常执行完毕, 则提交事务
commit;
-- 如果执行过程中报错, 则回滚事务
-- rollback;

出现异常的时候，回滚事务后，就可以恢复，如下图所示：

并发事务问题

MySQL 服务端是允许多个客户端连接的，这意味着 MySQL 会出现同时处理多个事务的情况。也就有一系列问题。

1.脏读

一个事务读到另外一个事务还没有提交的数据。

解释：
一个事务读取数据并且对数据进行了修改，这个修改对其他事务来说是可见的，即使当前事务没有提交。这时另外一个事务读取了这个还未提交的数据，但第一个事务突然回滚，导致数据并没有被提交到数据库，那第二个事务读取到的就是脏数据

例如：事务 1A读取某表中的数据 A=20，事务 1 修改 A=A-1，事务 2 读取到 A = 19,事务 1 回滚导致对 A 的修改并为提交到数据库， A 的值还是 20。

2.不可重复读

一个事务先后读取同一条记录，但两次读取的数据不同，称之为不可重复读

一个事务先后读取同一条记录，但两次读取的数据不同。事务2两次读取同一条记录，但是读取到的数据却是不一样的

3.幻读

一个事务按照条件查询数据时，没有对应的数据行，但是在插入数据时，又发现这行数据已经存在，好像出现了 “幻影”。

那么怎么解决这些并发事务呢，引出下面的事务隔离级别

事务隔离级别（解决并发问题）

主要是下面四种隔离级别：读未提交，读已提交，可重复读，可串行化

MySQL InnoDB 存储引擎的默认支持的隔离级别是 REPEATABLE-READ（可重读）（也就是说可以避免脏读和不可重复读）

注意：事务隔离级别越高，数据越安全，但是性能越低。

语法：

操作	含义
SELECT @@TRANSACTION_ISOLATION;	查看事务隔离级别
SET [ SESSION | GLOBAL ] TRANSACTION ISOLATION LEVEL { READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE }	设置事务隔离级别

事务的原理

那么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） + 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；

1.redo log（重做日志）

重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性。

该日志文件由两部分组成：重做日志缓冲（redo log buffer）以及重做日志文件（redo log file）,前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都存到该日志文件中, 用于在刷新脏页到磁盘,发生错误时, 进行数据恢复使用。

2.undo log（回滚日志）

回滚日志，用于记录数据被修改前的信息 , 作用包含两个 : 提供回滚(保证事务的原子性) 和MVCC(多版本并发控制) 。

undo log和redo log记录物理日志不一样，它是逻辑日志。可以认为当delete一条记录时，undo log中会记录一条对应的insert记录，反之亦然，当update一条记录时，它记录一条对应相反的 update记录。当执行rollback时，就可以从undo log中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚

3.MVCC（多版本并发控制）

维持一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突。用来解决读-写冲突的无锁并发控制

（1）基本概念

当前读
读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。对于我们日常的操作，如：select … lock in share mode(共享锁)，select …for update、update、insert、delete(排他锁)都是一种当前读。

快照读
简单的select（不加锁）就是快照读，快照读，读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。

（2）隐藏字段

（3）undo log 版本链

不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致该记录的undolog生成一条
记录版本链表，链表的头部是最新的旧记录，链表尾部是最早的旧记录。

（4）ReadView
ReadView（读视图）是 快照读 SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务（未提交的）id。

包含四个核心字段：

而在readview中就规定了版本链数据的访问规则：trx_id 代表当前undolog版本链对应事务ID。

（5）实现原理

不同的隔离级别，生成ReadView的时机不同：

• READ COMMITTED ：在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
• REPEATABLE READ：仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView（所以最终快照读返回的结果也是一样的。）

参考链接：https://javaguide.cn/database/
https://www.bilibili.com/video/BV1Kr4y1i7ru?p=145&vd_source=752a4cd440b20a1953dc8d254ef99696