事务（七）
关于MySQL可重复读的理解
(一) 问题引入
描述问题之前，先理解一下两种锁的概念。
共享锁(S锁):如果事务T对数据A加上共享锁后，则其他事务只能对A再加共享锁，不能加排他锁。获准共享锁的事务只能读数据，不能修改数据。
排它锁(X锁)：如果事务T对数据A加上排他锁后，则其他事务不能再对A加任任何类型的封锁。获准排他锁的事务既能读数据，又能修改数据。
共享锁和排他锁都属于悲观锁。排他锁又可以可以分为行锁和表锁。
MySQL常用的两种引擎MyISAM和InnoDB，MyISAM默认使用表锁，InnoDB默认使用行锁。
注意：使用InnoDB引擎，如果筛选条件里面没有索引字段，就会锁住整张表，否则的话，锁住相应的行。
开启两个session，每个session关闭autocommit，select的时候使用lock in share mode 或者 for update，感兴趣的读者可以自行验证。
言归正传，那么问题来了：
一个事务(事务T)要更新一行，如果刚好有另外一个事务(事务T2)拥有这一行的行锁，事务T就会被锁住，进入等待状态。那么等到事务T2释放行锁，事务T获得行锁，要更新数据的时候，它读到的值是什么呢？
(二) 过程详解
2.1准备阶段
1 CREATE TABLE `t` ( 2 `id` int(11) NOT NULL, 3 `k` int(11) DEFAULT NULL, 4 PRIMARY KEY (`id`) 5 ) ENGINE=InnoDB; 6 insert into t(id, k) values(1,1),(2,2);
注意：事务的启动时机。
begin/start transaction 命令并不是一个事务的起点，在执行到它们之后的第一个操作InnoDB表语句的时候，事务才真正启动。
如果想马上启动一个事务，可以使用start transaction with consistent snapshot 命令。
在上面的例子里面，事务C没有显示地使用begin/commit，表示这个update语句本身就是一个事务，事务完成的时候会自动提交。事务B在更新了之后查询；事务A在一个只读事务中查询，查询时间是在事务B的查询之后。
2.2 视图在MySQL中的应用
一个是view。view基于 SQL 语句的结果集的可视化的表，创建视图的语法是create view …，而它的查询方法与查询表一样。
另一个是InnoDB在实现MVCC时用到的一致性读视图，即consistent read view，用于支持RC(Read Committed)和RR(Repeatable Read)隔离级别的实现。
2.3 快照在MVCC里是怎样工作的？
在可重复读隔离级别下，事务在启动的时候就拍了快照，同时生成一致性视图（read_view）。注意：这个快照是基于整库的，快照就是开启事务当时的整个库的数据，每一行数据都基于事务id有多个不同的版本。如果在读已提交隔离级别下，快照会在每一次sql执行前重新生成，一致性视图（read_view）也会重新生成，就会导致不可重复读的问题。
InnoDB 里面每个事务有一个唯一的事务 ID，叫作 transaction id。它是在事务开始的时候向InnoDB 的事务系统申请的，是按申请顺序严格递增的。
而每行数据也都是有多个版本的。每次事务更新数据的时候，都会生成一个新的数据版本，并且把 transaction id 赋值给这个数据版本的事务 ID，记为 row trx_id。同时，旧的数据版本要保留，并且在新的数据版本中，能够有信息可以直接拿到它。
也就是说，数据表中的一行记录，其实可能有多个版本 (row)，每个版本有自己的 row trx_id。
下图就是一个记录被多个事务连续更新后的状态。
图中虚线框里是同一行数据的 4 个版本，当前最新版本是 V4，k 的值是 22，它是被 transaction id 为25的事务更新的，因此它的row trx_id也是25。
语句更新会生成undo log(回滚日志)。
实际上，上图中的三个虚线箭头，就是 undo log；而V1、V2、V3 并不是物理上真实存在的，而是每次需要的时候根据当前版本和 undo log 计算出来的。比如，需要V2 的时候，就是通过 V4 依次执行 U3、U2 算出来。
按照可重复读的定义，一个事务启动的时候，能够看到所有已经提交的事务结果。但是之后，这个事务执行期间，其他事务的更新对它不可见。因此，一个事务只需要在启动的时候声明说，“以我启动的时刻为准，如果一个数据版本是在我启动之前生成的，就认；如果是我启动以后才生成的，我就不认，我必须要找到它的上一个版本”。当然，如果“上一个版本”也不可见，那就得继续往前找。还有，如果是这个事务自己更新的数据，它自己还是要认的。
在实现上， InnoDB 为每个事务构造了一个数组，用来保存这个事务启动瞬间，当前正在“活跃”的所有事务 ID。活跃”指的就是，启动了但还没提交。 数组里面事务ID的最小值记为低水位，当前系统里面已经创建过的事务ID的最大值加1记为高水位。这个视图数组和高水位，就组成了当前事务的一致性视图(read-view)。
数据版本的可见性规则，就是基于数据的row trx_id和这个一致性视图的对比结果得到的。这个视图数组把所有的 row trx_id 分成了几种不同的情况。
这样，对于当前事务的启动瞬间来说，一个数据版本的row trx_id，有以下几种可能：
如果落在绿色部分，表示这个版本是已提交的事务或者是当前事务自己生成的，这个数据是可见的。
如果落在红色部分，表示这个版本是由将来启动的事务生成的，肯定是不可见的。
如果落在黄色部分，那就包括两种情况：
1.若 row trx_id 在数组中，表示这个版本是由还没提交的事务生成的，不可见。
2.若 row trx_id 不在数组中，表示这个版本是由已经提交的事务生成的，可见。
下面，我们分析一下图1中的三个事务，分析一下事务A的返回结果
这里，我们作如下假设：
a）事务A开始之前，系统里只有一个活跃事务ID是99；
b) 事务A、B、C的版本分别是100、101、102，且当前系统只有这四个事务；
c) 三个事务开始之前，（1，1）这一行的数据的row trx_id是90；
如图4所示，分析事务A的结果
从图4可以看到，第一个有效更新是事务C，把数据从(1,1)改成了(1,2)。此时，这个数据最新版本的row trx_id是102，90成了这个数据的历史版本。第二个有效更新是事务B，把数据从(1,2)改成了(1,3)。此时，这个数据最新版本的row trx_id是101，102成了这个数据的历史版本。事务A查询的时候，事务B还没有提交，但是它生成的(1,3)这个版本已经变成当前版本了。但是事务A对这个版本必须是不可见的，否则就变成脏读(Read Uncommited)了。
现在事务A要来读取数据了，它的视图数组是[99,100]。有一点必须要确定的是，读数据都是从当前版本读起的。事务A读取数据的流程具体如下：
找到(1,3)的时候，判断出row trx_id=101，比高水位大，处于红色区域，不可见。
继续找，找到上一个历史版本，一看row trx_id=102，比高水位大，处于红色区域，不可见。
再往前找，找到了(1,1)，它的row trx_id=90，比低水位小，处于绿色区域，可见。
这样执行下来，虽然期间这一行数据被改过，但是事务A不论在什么时候查询，看到的这行数据的结果都是一致的，所以称之为一致性读。
简单总结一下，一个数据版本，对于一个事务视图来说，除了自己的更新总是可见以外，还有以下三种情况：
a) 版本未提交，不可见
b) 版本已提交，但是在视图创建后提交的，不可见
c) 版本已提交，并且是在视图创建之前提交的，可见
根据以上三种情况，判断图4中的查询结果，事务A的查询语句的视图数组是在事务A启动的时候生成的，此时：
(1,3)还没提交，属于情况a，不可见
(1,2)虽然提交了，却是在视图创建后提交的，属于情况b，不可见
(1,1)是在视图创建之前提交的，可见
综上，事务A查询出来的结果是1。
2.4 更新逻辑
如图5所示，事务B的视图数组生成早于事务C的提交，为什么还能看见(1,2)，之后又计算出(1,3)呢？
假设事务B在更新之前查询的话，这个结果是多少呢？按照之前的一致性读的规则，结果是1，当然这个结果是没错的。
有一点，需要清楚，当它去更新数据的时候，就不能在历史版本上更新了，否则事务C的更新就会丢失。所以，事务B的
set k = k + 1是在(1,2)的基础上进行操作的。这里用到一条规则：更新数据都是先读后写的，而这个读，只能读当前的值，称为当前读(current read)。
因此，在更新的时候，当前读拿到的数据是 (1,2)，更新后生了新版本的数据 (1,3)，这个新版本的 row trx_id是101。所以，执行事务 B 查询语句的时候，一看自己的版本号是101，最新数据的版本号也是 101，是自己的更新，可以直接使用，故查询到的k的值是3。
select操作如果加锁，也是当前读，就是问题导入介绍的共享锁和排他锁。
1 select k from t where id=1 lock in share mode; 2 select k from t where id=1 for update;
不放多想一些情况，假设事务C不是马上提交，变成了下面的C’，执行的结果会是怎么样呢？
事务 C’的不同是，更新后并没有马上提交，在它提交前，事务B 的更新语句先发起了。前面说过了，虽然事务 C’还没提交，
但是 (1,2) 这个版本也已经生成了，并且是当前的最新版本。那么，事务 B 的更新语句会怎么处理呢？
首先呢？这里阐述一下，什么是两阶段锁协议？（下面会用到）
两阶段锁协议：是指所有的事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。即事务分两个阶段，第一个阶段是获得锁。事务可以获得任何数据项上的任何类型的锁，但是不能释放；第二阶段是释放锁，事务可以释放任何数据项上的任何类型的锁，但不能申请。
第一阶段是获得封锁的阶段，称为扩展阶段：其实也就是该阶段可以进入加锁操作，在对任何数据进行读操作之前要申请获得S锁，在进行写操作之前要申请并获得X锁，加锁不成功，则事务进入等待状态，直到加锁成功才继续执行。就是加锁后就不能解锁了。
第二阶段是释放封锁的阶段，称为收缩阶段：当事务释放一个封锁后，事务进入封锁阶段，在该阶段只能进行解锁而不能再进行加锁操作。
所以事务都是提交或回滚才能释放锁，在事务中，只能获取锁而不能释放锁。
事务 C’没提交，也就是说 (1,2) 这个版本上的写锁还没释放，而事务B是当前读，必须要读取最新版本，而且必须加锁，于是就被锁住了，事务b必须等待，必须等到事务C’提交后释放这个锁，才能继续它的当前读。到这里，就把一致性读，当前读和行锁串联起来了。
2.5 事务的可重复读是怎么实现的？
可重复读的核心是一致性读；事务更新数据的时候，只能用当前读。如果当前记录的行锁被其他事务占用的话，就需要进入锁等待。
简单介绍一下读提交的逻辑，读提交的逻辑与可重复读的逻辑类似，主要的区别如下:
在可重复读隔离级别下，只需要在事务开始的时候创建一致性视图，之后事务里的其他查询都共用这个一致性视图
在读提交隔离级别下，每一个语句执行前都会重新算出一个新的视图
那么，我们再看一下，在读提交隔离级别下，事务A和事务B查询到的K，分别是多少呢？
事务A查询语句的视图数组是在执行这个语句的时候创建的，时序上(1,2)，(1,3)的生成时间都在创建这个视图数组的时刻之前。
此时：
(1,3) 还没提交，属于情况a，不可见
(1,2)提交了，属于情况c，可见
所以，此时事务A查询语句返回的结果是k=2。
显然，事务B查询语句返回的结果是k=3。
(三) 总结
InnoDB 的行数据有多个版本，每个数据版本有自己的row trx_id，每个事务或者语句有自己的一致性视图。普通查询语句是一致性读，一致性读会根据 row trx_id和一致性视图确定数据版本的可见性。
对于可重复读，查询只承认在事务启动前就已经提交完成的数据
对于读提交，查询只承认在查询语句启动前就已经提交完成的数据
而当前读，总是读取已经提交完成的最新版本
转载：https://blog.csdn.net/qq_32573109/article/details/98610368
