【MySQL】事务 && ACID && 并行事务引发的问题 && 事务的隔离性与隔离级别

Ⅰ. 初识事务

一、事务 && ACID

事务指把一组 SQL 语句打包成为一个整体，在这组 SQL 的执行过程中，要么全部成功，要么全部失败。这组 SQL 语句可以是一条也可以是多条。

一个完整的事务，绝对不是简单的 sql 集合，还需要满足如下四个属性：

• 原子性（Atomicity）：一个事务中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成。事务在执行过程中发生错误，会被回滚到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。
• 一致性（Consistency）：一个事务的执行前后，数据必须保持一致，或者修改的数据必须符合预期。
• 隔离性（Isolation）：多个事务之间不能相互影响，通过不同的隔离级别对安全和性能做出平衡。
• 持久性（Durability）：事务处理结束后，对数据的修改必须保存到磁盘中，即便系统故障也不会丢失。

之所以要使用事务，是因为在日常的业务场景中大量存在需要用事务来保证安全的情况，而有支持事务的数据库能够简化我们的编程模型，让我们专注于业务逻辑本身，而不是关心底层的事务安全问题，简单的说，事务就是为了给应用层服务而产生的。

InnoDB 引擎通过什么技术来保证事务的这四个特性的呢❓❓❓

• 原子性：undo log（回滚日志）
• 持久性：redo log（重做日志）
• 隔离性：MVCC（多版本并发控制）、锁机制
• 一致性：由持久性、原子性、隔离性共同来保证

Ⅱ. 使用事务

一、语法

# 开始⼀个新的事务 
START TRANSACTION; 
# 或 
BEGIN; 

# 提交当前事务，并对更改持久化保存 
COMMIT;

# 回滚当前事务到某个保存点（若无指定保存点则回滚到最开始的状态），取消其更改
ROLLBACK [to 保存点];

# 设置保存点
SAVEPOINT 保存点名称

二、事务的提交方式

在 MySQL 中，自动提交（Auto Commit）和手动提交（Manual Commit）是两种不同的事务提交方式。查看当前事务的提交方式指令：

show variables like 'autocommit';

1. 自动提交：
   1. 默认情况下，MySQL 处于自动提交模式。
   2. 每个 SQL 语句都会被立即提交到数据库，无需手动执行提交操作。当执行一条 SQL 语句后，该语句的结果就会立即生效，且无法回滚。
   3. 适用于简单的操作，如查询和更新单个记录。
2. 手动提交：
   1. 手动提交模式需要显式地执行提交操作，以将一组相关的 SQL 语句作为一个事务进行提交。
   2. 在手动提交模式下，多个 SQL 语句可以作为一个原子操作进行提交，要么全部成功提交，要么全部回滚。
   3. 适用于需要保证数据的一致性和完整性的复杂操作，如插入、更新、删除多个相关记录。

通过以下语句设置事务为自动或手动提交：

# 设置事务自动提交 
SET AUTOCOMMIT=1;  # 方式一 
SET AUTOCOMMIT=ON; # 方式二 

# 设置事务手动提交 
SET AUTOCOMMIT=0;   # 方式一 
SET AUTOCOMMIT=OFF; # 方式二 

三、注意事项⭐⭐⭐

1. 只要使用 START TRANSACTION 或 BEGIN 开启事务，就必须通过 COMMIT 提交才会持久化，与是否设置 set autocommit 无关。因为只要启动了事务，mysql 就会自动切换为手动提交模式。
2. 手动提交模式下不用显式开启事务，在执行修改操作后，提交或回滚事务时直接使用 commit 或 rollback。
3. 如果一个事务被提交了（commit），则不可以回滚（rollback）
4. 回滚（rollback）不会结束事务。
5. 当出现异常情况如客户端崩溃的时候，MySQL 会自动回滚。
6. 在自动提交情况下，对于 InnoDB 每一条 SQL 语言都默认封装成事务，进行自动提交（select 有特殊情况，因为 MySQL 有 MVCC，后面会讲）

Ⅲ. 并行事务引发的问题

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。那么在并发处理多个事务的时候，就可能出现 脏读、不可重复读、幻读 的问题。

一、脏读 dirty read

脏读是指一个事务读取了另一个事务可能尚未提交的数据。当一个事务读取了另一个事务的未提交数据时，如果另一个事务最终回滚，则读取到的数据实际上是无效的，没有意义。

比如在事务 A 中执行了一条 INSERT 语句，在没有执行 COMMIT 的情况下，会在事务 B 中被读取到，此时如果事务 A 执行回滚操作，那么事务 B 中读取到事务 A 写入的数据将没有意义，这种现象就是 "脏读" 。

二、不可重复读 non-repeatable read

不可重复读是指在一个事务内，多次读取同一数据时，得到的【结果】不一致。这是因为在事务执行期间，其它事务可能修改了被读取的数据。

例如，事务 A 先对某条数据进行了查询，之后事务 B 对这条数据进行了修改，并且提交事务，事务 A 再对这条数据进行查询时，得到了事务 B 修改之后的结果，虽然这不是 "脏读"，但这导致了事务 A 在同一个事务中以相同的条件查询得到了不同的值，这种现象就是 "不可重复读"。

三、幻读 phantom read

幻读是指在一个事务内，多次执行同一个查询时，得到的【结果集】不一致。这是因为在事务执行期间，其他事务可能插入或删除了符合查询条件的数据。

例如，事务 A 查询了一个区间的记录得到结果集 A，事务 B 向这个区间的间隙中写入了一条记录并提交，事务 A 再查询这个区间的结果集时会查到事务 B 新写入的记录得到结果集 B，两次查询的结果集不一致，这种现象就是 "幻读"。

☠注意：虽然 InnoDB 在可重复读隔离级别中引入了 MVCC 和 next-key lock 两种解决方案，但可重复读级别还是避免不了幻读的问题，只是在很大程度上避免了幻读问题，要想真正解决幻读问题，还是需要使用可序列化级别！

幻读和不可重复读的区别如下所示：

• 不可重复读 主要涉及到并发事务中的更新操作，而 幻读 主要涉及到并发事务中的插入和删除操作。
• 不可重复读 关注的是查询结果的稳定性，而 幻读 关注的是查询结果的一致性。
  • 稳定性 关注的是系统的可靠性和鲁棒性，而 一致性 关注的是数据的正确性和一致性。

假设有 A 和 B 这两个事务同时在处理，事务 A 先开始从数据库查询账户余额大于 100 万的记录，发现共有 5 条，然后事务 B 也按相同的搜索条件也是查询出了 5 条记录。

接下来，事务 A 插入了一条余额超过 100 万的账号，并提交了事务，此时数据库超过 100 万余额的账号个数就变为 6。

然后事务 B 再次查询账户余额大于 100 万的记录，此时查询到的记录数量有 6 条，发现和前一次读到的记录数量不一样了，就感觉发生了幻觉一样，这种现象就被称为幻读。

Ⅳ. 事务的隔离性与隔离级别

一、概念

在数据库中，为了保证事务执行过程中尽量不受干扰，引入了一个重要特性：隔离性。

在数据库中，允许事务受不同程度的干扰，引入了一种重要特征：隔离级别。

按隔离级别高低排序如下：

针对不同的隔离级别，并发事务时可能发生的现象也会不同：

二、四种隔离级别

1. 读未提交（read uncommitted）
   1. 在该隔离级别中，所有的事务都可以看到其它事务没有提交的执行结果，相当于没有任何隔离性。这种隔离级别会会引起脏读、不可重复读、幻读。
2. 读提交（read committed）
   1. 在该隔离级别中，一个事务只能看到其它已经提交的事务所做的改变。这种隔离级别会引起不可重复读、幻读。
3. 可重复读（repeatable read）
   1. 这是 MySQL 的默认隔离级别，它确保同一个事务，在执行多次读取操作数据时，能看到同样的数据行。这种隔离级别会引起幻读。
4. 串行化（serializable）
   1. 这是事务的最高隔离级别，它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决了幻读的问题。它在每个读的数据行上面加上共享锁，但是可能会导致超时和锁竞争（这种隔离级别太极端，导致并发效率不高，实际生产基本不使用）

三、查看和设置隔离级别

① 查看全局隔离级别

MySQL 默认使用全局隔离级别，这意味着所有会话都将使用相同的隔离级别。

mysql> select @@global.tx_isolation;
+-----------------------+
| @@global.tx_isolation |
+-----------------------+
| READ-UNCOMMITTED      |   # 默认是读未提交级别
+-----------------------+

② 查看当前会话隔离级别

一共有两种方式，它们是等价的，只不过第二种写法是第一种写法的缩写而已！

mysql> select @@session.tx_isolation;
+------------------------+
| @@session.tx_isolation |
+------------------------+
| READ-UNCOMMITTED       |
+------------------------+

mysql> select @@tx_isolation;                
+------------------+
| @@tx_isolation   |
+------------------+
| READ-UNCOMMITTED |
+------------------+

③ 设置隔离级别

# 通过 GLOBAL 或者 SESSION 分别指定不同作用域的事务隔离级别 
SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL level|access_mode; 

# 隔离级别 
level: { 
      REPEATABLE READ  # 可重复读 
    | READ COMMITTED   # 读已提交 
    | READ UNCOMMITTED # 读未提交 
    | SERIALIZABLE     # 串行化 
} 

# 访问模式 
access_mode: { 
      READ WRITE  # 表示事务可以对数据进行读写 
    | READ ONLY   # 表示事务是只能读，不能写 
} 

# 示例：
#  设置全局事务隔离级别为串行化，后续所有事务生效，不影响当前事务 
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE; 
#  设置会话事务隔离级别为串行化，当前会话后续的所有事务生效，不影响当前事务，可以在任何时候执行 
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE; 
# 如果不指定任何作用域，设置只针对下一个事务，随后的事务恢复之前的隔离级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;