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本文实验的测试环境:Windows 10+cmd+MySQL5.6.36+InnoDB
一、事务的基本要素(ACID)
1、原子性(Atomicity):事务开始后所有操作,要么全部做完,要么全部不做,不可能停滞在中间环节。事务执行过程中出错,会回滚到事务开始前的状态,所有的操作就像没有发生一样。也就是说事务是一个不可分割的整体,就像化学中学过的原子,是物质构成的基本单位。
2、一致性(Consistency):事务开始前和结束后,数据库的完整性约束没有被破坏。比如 A 向 B 转账,不可能 A 扣了钱,B 却没收到。
3、隔离性(Isolation):同一时间,只允许一个事务请求同一数据,不同的事务之间彼此没有任何干扰。比如 A 正在从一张银行卡中取钱,在 A 取钱的过程结束前,B 不能向这张卡转账。
4、持久性(Durability):事务完成后,事务对数据库的所有更新将被保存到数据库,不能回滚。
小结:原子性是事务隔离的基础,隔离性和持久性是手段,最终目的是为了保持数据的一致性。
二、事务的并发问题
1、脏读:事务 A 读取了事务 B 更新的数据,然后 B 回滚操作,那么 A 读取到的数据是脏数据
2、不可重复读:事务 A 多次读取同一数据,事务 B 在事务 A 多次读取的过程中,对数据作了更新并提交,导致事务 A 多次读取同一数据时,结果 不一致。
3、幻读:系统管理员 A 将数据库中所有学生的成绩从具体分数改为 ABCDE 等级,但是系统管理员 B 就在这个时候插入了一条具体分数的记录,当系统管理员 A 改结束后发现还有一条记录没有改过来,就好像发生了幻觉一样,这就叫幻读。
小结:不可重复读的和幻读很容易混淆,不可重复读侧重于 修改 ,幻读侧重于 新增或删除 。解决不可重复读的问题只需 锁住满足条件的行 ,解决幻读需要 锁表
三、MySQL 事务隔离级别
事务隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
读未提交(read-uncommitted) | 是 | 是 | 是 |
不可重复读(read-committed) | 否 | 是 | 是 |
可重复读(repeatable-read) | 否 | 否 | 是 |
串行化(serializable) | 否 | 否 | 否 |
mysql 默认的事务隔离级别为 repeatable-read
四、用例子说明各个隔离级别的情况
1、读未提交:
(1)打开一个客户端 A,并设置当前事务模式为 read uncommitted(未提交读),查询表 account 的初始值:
(2)在客户端 A 的事务提交之前,打开另一个客户端 B,更新表 account:
(3)这时,虽然客户端 B 的事务还没提交,但是客户端 A 就可以查询到 B 已经更新的数据:
(4)一旦客户端 B 的事务因为某种原因回滚,所有的操作都将会被撤销,那客户端 A 查询到的数据其实就是脏数据:
(5)在客户端 A 执行更新语句 update account set balance = balance – 50 where id =1,lilei 的 balance 没有变成 350,居然是 400,是不是很奇怪,数据的一致性没问啊,如果你这么想就太天真 了,在应用程序中,我们会用 400-50=350,并不知道其他会话回滚了,要想解决这个问题可以采用读已提交的隔离级别
2、读已提交
(1)打开一个客户端 A,并设置当前事务模式为 read committed(未提交读),查询表 account 的初始值:
(2)在客户端 A 的事务提交之前,打开另一个客户端 B,更新表 account:
(3)这时,客户端 B 的事务还没提交,客户端 A 不能查询到 B 已经更新的数据,解决了脏读问题:
(4)客户端 B 的事务提交
(5)客户端 A 执行与上一步相同的查询,结果 与上一步不一致,即产生了不可重复读的问题,在应用程序中,假设我们处于客户端 A 的会话,查询到 lilei 的 balance 为 450,但是其他事务将 lilei 的 balance 值改为 400,我们并不知道,如果用 450 这个值去做其他操作,是有问题的,不过这个概率真的很小哦,要想避免这个问题,可以采用可重复读的隔离级别
3、可重复读
(1)打开一个客户端 A,并设置当前事务模式为 repeatable read,查询表 account 的初始值:
(2)在客户端 A 的事务提交之前,打开另一个客户端 B,更新表 account 并提交,客户端 B 的事务居然可以修改客户端 A 事务查询到的行,也就是 mysql 的可重复读不会锁住事务查询到的行,这一点出乎我的意料,sql 标准中事务隔离级别为可重复读时,读写操作要锁行的,mysql 居然没有锁,我了个去。在应用程序中要注意给行加锁,不然你会以步骤(1)中 lilei 的 balance 为 400 作为中间值去做其他操作
(3)在客户端 A 执行步骤(1)的查询:
(4)执行步骤(1),lilei 的 balance 仍然是 400 与步骤(1)查询结果一致,没有出现不可重复读的 问题;接着执行 update balance = balance – 50 where id = 1,balance 没有变成 400-50=350,lilei 的 balance 值用的是步骤(2)中的 350 来算的,所以是 300,数据的一致性倒是没有被破坏,这个有点神奇,也许是 mysql 的特色吧
mysql> select * from account;
+------+--------+---------+
| id | name | balance |
+------+--------+---------+
| 1 | lilei | 400 |
| 2 | hanmei | 16000 |
| 3 | lucy | 2400 |
+------+--------+---------+
3 rows in set (0.00 sec)
mysql> update account set balance = balance - 50 where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql> select * from account;
+------+--------+---------+
| id | name | balance |
+------+--------+---------+
| 1 | lilei | 300 |
| 2 | hanmei | 16000 |
| 3 | lucy | 2400 |
+------+--------+---------+
3 rows in set (0.00 sec)
(5) 在客户端 A 开启事务,查询表 account 的初始值
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from account;
+------+--------+---------+
| id | name | balance |
+------+--------+---------+
| 1 | lilei | 300 |
| 2 | hanmei | 16000 |
| 3 | lucy | 2400 |
+------+--------+---------+
3 rows in set (0.00 sec)
(6)在客户端 B 开启事务,新增一条数据,其中 balance 字段值为 600,并提交
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> insert into account values(4,'lily',600);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
(7) 在客户端 A 计算 balance 之和,值为 300+16000+2400=18700,没有把客户端 B 的值算进去,客户端 A 提交后再计算 balance 之和,居然变成了 19300,这是因为把客户端 B 的 600 算进去了
,站在客户的角度,客户是看不到客户端 B 的,它会觉得是天下掉馅饼了,多了 600 块,这就是幻读,站在开发者的角度,数据的 一致性并没有破坏。但是在应用程序中,我们得代码可能会把 18700 提交给用户了,如果你一定要避免这情况小概率状况的发生,那么就要采取下面要介绍的事务隔离级别“串行化”
mysql> select sum(balance) from account;
+————–+
| sum(balance) |
+————–+
| 18700 |
+————–+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select sum(balance) from account;
+————–+
| sum(balance) |
+————–+
| 19300 |
+————–+
1 row in set (0.00 sec)
4. 串行化
(1)打开一个客户端 A,并设置当前事务模式为 serializable,查询表 account 的初始值:
mysql> set session transaction isolation level serializable;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from account;
+------+--------+---------+
| id | name | balance |
+------+--------+---------+
| 1 | lilei | 10000 |
| 2 | hanmei | 10000 |
| 3 | lucy | 10000 |
| 4 | lily | 10000 |
+------+--------+---------+
4 rows in set (0.00 sec)
(2)打开一个客户端 B,并设置当前事务模式为 serializable,插入一条记录报错,表被锁了插入失败,mysql 中事务隔离级别为 serializable 时会锁表,因此不会出现幻读的情况,这种隔离级别并发性极低,往往一个事务霸占了一张表,其他成千上万个事务只有干瞪眼,得等他用完提交才可以使用,开发中很少会用到。
mysql> set session transaction isolation level serializable;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> insert into account values(5,'tom',0);
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
补充:
1、SQL 规范所规定的标准,不同的数据库具体的实现可能会有些差异
2、mysql 中默认事务隔离级别是可重复读时并不会锁住读取到的行
3、事务隔离级别为串行化时,读取数据会锁住整张表
4、阅读此文时,如果站在开发者的角度,也许会觉得不可重复读和幻读,在逻辑上并没有什么问题,最终数据仍然是一致的,但是站在用户的角度,他们通常只能看到一个事务(只能看到客户端 A,不知道客户端 B 这个卧底的存在),而不会考虑事务并发执行的现象,一旦出现同一数据多次读取结果不同,或者凭空出现新记录,他们可能会产生疑虑,这是用户体验的问题。
5. 事务在 mysql 中执行时,最终的结果不会出现数据的一致性的问题,因为在一个事务中,mysql 执行某个操作未必会使用前一个操作的中间结果,它会根据其他并发事务的实际情况采来处理,看起来不合逻辑,但是保证了数据的一致性;但是事务在应用程序中执行时,一个操作的结果会被下一个操作用到,并进行其他的计算。这是我们得小心,可重复读的时候应该锁行,串行化时 要锁表,不然会破坏数据的一致性。
6、事务在 mysql 中执行时,mysql 会根据各个事务的实际情况综合处理,导致数据的一致性没有被破坏,但是应用程序时按照逻辑套路来出牌,并没有 mysql 聪明,难免会出现数据的一致性问题。
7、隔离级别越高,越能保证数据的完整性和一致性,��是对并发性能的影响也越大,鱼和熊掌不可兼得啊。对于多数应用程序,可以优先考虑把数据库系统的隔离级别设为 Read Committed,它能够避免脏读取,而且具有较好的并发性能。尽管它会导致不可重复读、幻读这些并发问题,在可能出现这类问题的个别场合,可以由应用程序采用悲观锁或乐观锁来控制。
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