數(shù)據(jù)庫(kù)一般都會(huì)并發(fā)執(zhí)行多個(gè)事務(wù)，多個(gè)事務(wù)可能會(huì)并發(fā)的對(duì)相同的一批數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改查操作，可能就會(huì)導(dǎo)致我們說的臟寫、臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀這些問題。
這些問題的本質(zhì)都是數(shù)據(jù)庫(kù)的多事務(wù)并發(fā)問題，為了解決多事務(wù)并發(fā)問題，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)了事務(wù)隔離機(jī)制、鎖機(jī)制、MVCC多版本并發(fā)控制隔離機(jī)制，用一整套機(jī)制來解決多事務(wù)并發(fā)問題。
1.并發(fā)事務(wù)帶來的問題以及事務(wù)隔離級(jí)別
并發(fā)事務(wù)處理帶來的問題：
- 更新丟失(Lost Update)或臟寫
當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)選擇同一行，然后基于最初選定的值更新該行時(shí)，由于每個(gè)事務(wù)都不知道其他事務(wù)的存在，就會(huì)發(fā)生丟失更新問題–最后的更新覆蓋了由其他事務(wù)所做的更新。 - 臟讀（Dirty Reads）
一個(gè)事務(wù)正在對(duì)一條記錄做修改，在這個(gè)事務(wù)完成并提交前，這條記錄的數(shù)據(jù)就處于不一致的狀態(tài)；這時(shí)，另一個(gè)事務(wù)也來讀取同一條記錄，如果不加控制，第二個(gè)事務(wù)讀取了這些“臟”數(shù)據(jù)，并據(jù)此作進(jìn)一步的處理，就會(huì)產(chǎn)生未提交的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系。這種現(xiàn)象被形象的叫做“臟讀”。
一句話：事務(wù)A讀取到了事務(wù)B已經(jīng)修改但尚未提交的數(shù)據(jù)，還在這個(gè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上做了操作。此時(shí)，如果B事務(wù)回滾，A讀取的數(shù)據(jù)無效，不符合一致性要求。 - 不可重讀（Non-Repeatable Reads）
一個(gè)事務(wù)在讀取某些數(shù)據(jù)后的某個(gè)時(shí)間，再次讀取以前讀過的數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)其讀出的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生了改變、或某些記錄已經(jīng)被刪除了！這種現(xiàn)象就叫做“不可重復(fù)讀”。
一句話：事務(wù)A內(nèi)部的相同查詢語句在不同時(shí)刻讀出的結(jié)果不一致，不符合隔離性 - 幻讀（Phantom Reads）
一個(gè)事務(wù)按相同的查詢條件重新讀取以前檢索過的數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)其他事務(wù)插入了滿足其查詢條件的新數(shù)據(jù)，這種現(xiàn)象就稱為“幻讀”。
一句話：事務(wù)A讀取到了事務(wù)B提交的新增數(shù)據(jù)，不符合隔離性
上述“臟讀”、“不可重復(fù)讀”和“幻讀”可以通過不同的事務(wù)隔離級(jí)別來解決：
2.RC RR隔離級(jí)別是怎樣實(shí)現(xiàn)的？
在可重復(fù)讀隔離級(jí)別Repeatable read，當(dāng)事務(wù)開啟，執(zhí)行任何查詢sql時(shí)會(huì)生成當(dāng)前事務(wù)的一致性視圖read-view，該視圖在事務(wù)結(jié)束之前都不會(huì)變化，這個(gè)視圖由執(zhí)行查詢時(shí)所有未提交事務(wù)id數(shù)組（數(shù)組里最小的id為min_id）和已創(chuàng)建的最大事務(wù)id（max_id）組成，事務(wù)里的任何sql查詢結(jié)果需要從對(duì)應(yīng)版本鏈里的最新數(shù)據(jù)開始逐條跟read-view做比對(duì)從而得到最終的快照結(jié)果。
如果是讀已提交隔離級(jí)別Read committed在每次執(zhí)行查詢sql時(shí)都會(huì)重新生成。
2.1 MVCC
Mysql在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下如何保證事務(wù)較高的隔離性，我們上節(jié)課給大家演示過，同樣的sql查詢語句在一個(gè)事務(wù)里多次執(zhí)行查詢結(jié)果相同，就算其它事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)有修改也不會(huì)影響當(dāng)前事務(wù)sql語句的查詢結(jié)果。
這個(gè)隔離性就是靠MVCC(Multi-Version Concurrency Control)機(jī)制來保證的，對(duì)一行數(shù)據(jù)的讀和寫兩個(gè)操作默認(rèn)是不會(huì)通過加鎖互斥來保證隔離性，避免了頻繁加鎖互斥，而在串行化隔離級(jí)別為了保證較高的隔離性是通過將所有操作加鎖互斥來實(shí)現(xiàn)的。
undo日志版本鏈?zhǔn)侵敢恍袛?shù)據(jù)被多個(gè)事務(wù)依次修改過后，在每個(gè)事務(wù)修改完后，Mysql會(huì)保留修改前的數(shù)據(jù)undo回滾日志，并且用兩個(gè)隱藏字段trx_id和roll_pointer把這些undo日志串聯(lián)起來形成一個(gè)歷史記錄版本鏈。
版本鏈比對(duì)規(guī)則：
- 1）如果 row 的 trx_id 落在綠色部分( trx_id<min_id )，表示這個(gè)版本是已提交的事務(wù)生成的，這個(gè)數(shù)據(jù)是可見的；
- 2）如果 row 的 trx_id 落在紅色部分( trx_id>max_id )，表示這個(gè)版本是由將來啟動(dòng)的事務(wù)生成的，是不可見的(若 row 的 trx_id 就是當(dāng)前自己的事務(wù)是可見的）；
- 3）如果 row 的 trx_id 落在黃色部分(min_id <=trx_id<= max_id)，那就包括兩種情況
a. 若 row 的 trx_id 在視圖數(shù)組中，表示這個(gè)版本是由還沒提交的事務(wù)生成的，不可見(若 row 的 trx_id 就是當(dāng)前自己的事務(wù)是可見的)；
b. 若 row 的 trx_id 不在視圖數(shù)組中，表示這個(gè)版本是已經(jīng)提交了的事務(wù)生成的，可見。
3.鎖機(jī)制
InnoDB使用不同的鎖策略(Locking Strategy)以及MVCC機(jī)制來實(shí)現(xiàn)不同的隔離級(jí)別。
- 讀未提交(Read Uncommitted)
事務(wù)在讀數(shù)據(jù)的時(shí)候不對(duì)數(shù)據(jù)加鎖。
事務(wù)在修改數(shù)據(jù)的時(shí)候只對(duì)數(shù)據(jù)增加行級(jí)共享鎖。 - 讀已提交(Read Committed)
普通讀是快照讀，這是一種不加鎖的一致性讀，底層使用MVCC實(shí)現(xiàn)。
加鎖的select, update, delete等語句，除了在外鍵約束檢查(foreign-key constraint checking)以及重復(fù)鍵檢查(duplicate-key checking)時(shí)會(huì)封鎖區(qū)間，其他時(shí)刻都只使用記錄鎖。 - 可重復(fù)讀(Repeatable Read)
普通的select使用快照讀。
加鎖的select（select…in share mode/select…for update），update，delete等語句，它們的鎖，依賴于它們是否在唯一索引上使用了唯一的查詢條件，或者范圍查詢條件：
1）在唯一索引上使用唯一的查詢條件，會(huì)使用記錄鎖，而不會(huì)封鎖記錄之間的間隔，即不會(huì)使用間隙鎖與臨鍵鎖。
2）范圍查詢條件為非唯一值時(shí)，會(huì)使用臨鍵鎖，鎖住索引記錄之間的范圍，避免范圍間插入記錄，以避免產(chǎn)生幻讀，以及避免不可重復(fù)讀。 - 串行化（Serializable）
這種事務(wù)隔離級(jí)別下，所有select語句會(huì)被隱式的轉(zhuǎn)化為select…in share mode。
這會(huì)導(dǎo)致，如果有未提交的事務(wù)正在修改某些行，所有讀取這些行的操作都會(huì)被阻塞。
3.1 鎖分類
- 從性能上分為樂觀鎖(用版本對(duì)比來實(shí)現(xiàn))和悲觀鎖
- 從對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作的類型分，分為讀鎖和寫鎖(都屬于悲觀鎖)
讀鎖（共享鎖，S鎖(Shared)）：針對(duì)同一份數(shù)據(jù)，多個(gè)讀操作可以同時(shí)進(jìn)行而不會(huì)互相影響
寫鎖（排它鎖，X鎖(eXclusive)）：當(dāng)前寫操作沒有完成前，它會(huì)阻斷其他寫鎖和讀鎖 - 從對(duì)數(shù)據(jù)操作的粒度分，分為表鎖和行鎖
表鎖：每次操作鎖住整張表。開銷小，加鎖快；不會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度大，發(fā)生鎖沖突的概率最高，并發(fā)度最低；一般用在整表數(shù)據(jù)遷移的場(chǎng)景。
無索引行鎖會(huì)升級(jí)為表鎖(RR級(jí)別會(huì)升級(jí)為表鎖，RC級(jí)別不會(huì)升級(jí)為表鎖)。
3.2 行鎖
每次操作鎖住一行數(shù)據(jù)。開銷大，加鎖慢；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率最低，并發(fā)度最高。
間隙鎖，鎖的就是兩個(gè)值之間的空隙。間隙鎖是在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下才會(huì)生效。
臨鍵鎖(Next-key Locks)是行鎖與間隙鎖的組合。
3.3 鎖優(yōu)化建議
- 盡可能讓所有數(shù)據(jù)檢索都通過索引來完成，避免無索引行鎖升級(jí)為表鎖
- 合理設(shè)計(jì)索引，盡量縮小鎖的范圍
- 盡可能減少檢索條件范圍，避免間隙鎖
- 盡量控制事務(wù)大小，減少鎖定資源量和時(shí)間長(zhǎng)度，涉及事務(wù)加鎖的sql盡量放在事務(wù)最后執(zhí)行
- 盡可能低級(jí)別事務(wù)隔離
