MySQL事务：事务隔离

对数据进行并发操作时，事务可以确保数据的完整性，在银行、证券交易等业务场景需要用到它，本文将介绍MySQL事务是如何保证数据的一致性的。

目录

• 事务特性
  • 事务启动与提交
  • 事务回滚
• 什么是事务隔离
  • 事务隔离级别
• 事务隔离实例
  • 读未提交
  • 读提交
  • 可重复读
  • 串行化
• 事务隔离实现方式
• MVCC一致性视图
• 当前读
• 小结

事务是指逻辑上的一组操作（insert，delete，update）中的各个单元要么全部成功，要么全部失败。也就是说，事务是一个最小的工作单元，不可再分。

事务特性

只有对数据库表的增（insert）、删（delete）、改（update）与事务有关，事务具有四个特性：

• Atomicity，原子性。事务是最小的工作单元，不可再分。
• Consistency，一致性。事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另外一个一致性状态。
• Isolation，隔离性。多个事务之间要相互隔离。
• Durability，持久性。一个事务一旦被提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的。

MySQL 原生的 MyISAM 引擎不支持事务， InnoDB是支持事务的，InnoDB引擎的undo log(回滚日志)是其实现事务的基础。相关介绍可参考 MySQL日志系统：binlog、redo log和undo log。

使用InnoDB引擎的MySQL服务默认是开启自动提交的：

mysql> show variables like '%autocommit%';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| autocommit    | ON    |
+---------------+-------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql默认会将用户的操作当做事务即时提交，下面来举例说明事务的执行过程。

事务启动与提交

创建表并插入数据：

create table department(
    id int not null auto_increment primary key COMMENT 'ID',
    name char(4) not null COMMENT '名称') ENGINE=InnoDB 
	DEFAULT CHARSET=utf8
	comment = '部门'; 

insert into department (name) values ('开发');

数据表数据如下：

mysql> select * from department;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 开发 |
+----+------+
1 row in set (0.00 sec)

客户端A显式地开启一个事务，插入数据：

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)

mysql> insert into department (name) values ('产品');
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

mysql> select * from department;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 开发 |
|  2 | 产品 |
+----+------+
2 rows in set (0.03 sec)

客户端B查询：

mysql> select * from department;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 开发 |
+----+------+
1 row in set (0.00 sec)

客户端B没有查询到A插入的数据，因为A没有提交，还没有完成一个事务。（注：当前使用的隔离级别为可重复读）

接下来提交A的事务：

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.08 sec)

客户端B再来查询：

mysql> select * from department;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 开发 |
|  2 | 产品 |
+----+------+
2 rows in set (0.00 sec)

这时就可以查询到A插入的数据了。

事务回滚

启动事务，使用savepoint保存节点：

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> savepoint sp1;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> insert into department (name) values ('测试');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> savepoint sp2;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> insert into department (name) values ('项目');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql>
mysql> select * from department;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 开发 |
|  2 | 产品 |
|  3 | 测试 |
|  4 | 项目 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

如果事务执行过程中突然崩溃，mysql会回滚到事务执行前的状态。这里使用rollback来手动回滚：

mysql> rollback to sp2;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from department;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 开发 |
|  2 | 产品 |
|  3 | 测试 |
+----+------+
3 rows in set (0.00 sec)

mysql> rollback to sp1;
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)

mysql> select * from department;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 开发 |
|  2 | 产品 |
+----+------+
2 rows in set (0.00 sec)

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from department;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 开发 |
|  2 | 产品 |
+----+------+
2 rows in set (0.00 sec)

再次执行一个插入事务：

mysql> insert into department (name) values ('测试');
Query OK, 1 row affected (0.06 sec)

mysql> select * from department;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | 开发 |
|  2 | 产品 |
|  5 | 测试 |
+----+------+
3 rows in set (0.00 sec)

可以看到回滚执行了删除（delete）的操作。

什么是事务隔离

前面举例说明了单个事务的执行过程 ，真实业务中往往是多个事务同时执行，MySQL有多种事务隔离级别，隔离越彻底，效率可能会越低，所以需要根据自己的业务情况来选择合适的隔离方法。

事务隔离级别

MySQL数据库定义了四种事务隔离级别：

1、读未提交（read uncommitted）：事务还未提交，它做的变更就可以被其它事务读到。

• 最低的隔离级别。
• 这种隔离级别会导致脏读(Dirty Read)现象，事务A读取到了事务B未提交的数据。

2、读提交（read committed）：事务提交之后，它做的变更才会被其他事务读到。

• 可避免脏读现象发生。
• 会导致不可重复读现象：指在一个事务内读取表中的某一行数据，多次读取结果不同，重新读取了前一事务已提交的数据。
• 是oracle数据库的默认隔离级别。

3、可重复读（repeatable read），事务读取到的数据，永远是此事务启动时读到的数据。也就是说，事务B修改了数据并且提交了，事务A读取到的数据还是不变。

• 可避免脏读、不可重复读情况的发生。
• 会出现虚读（幻读），每次读取到的数据是假象，不够真实。
• MySQL的默认事务隔离级别。

4、串行化（serializable ），事务串行执行，不能多事务并发执行。

• 最高的隔离级别，解决前面提到的所有问题，当然效率也是最低的。

查询MySQL数据库隔离级别：

mysql> show variables like 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
1 row in set, 1 warning (0.01 sec)

事务隔离实例

以转账为例来举例说明这4中隔离级别，先创建account表：

create table account(
    id int not null auto_increment primary key COMMENT 'ID',
    name char(30) not null COMMENT '账户名',
    balance int COMMENT '余额') ENGINE=InnoDB 
	DEFAULT CHARSET=utf8
	comment = '账户'; 

insert into account (name, balance) values ('zhangsan',1000);

读未提交

设置数据库隔离级别为读未提交：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;

1、A窗口查询

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    1000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

2、B窗口给zhangsan转钱，不提交

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> update account set balance=balance+1000 where name='zhangsan';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

3、A窗口查询

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    2000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

可以发现A窗口读到了B未提交的数据，这就是脏读。

读提交

设置数据库隔离级别为读提交：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;


mysql> show variables like 'transaction_isolation';
+-----------------------+----------------+
| Variable_name         | Value          |
+-----------------------+----------------+
| transaction_isolation | READ-COMMITTED |
+-----------------------+----------------+
1 row in set, 1 warning (0.01 sec)

1、A窗口查询

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    2000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

2、B窗口给zhangsan转钱，不提交

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> update account set balance=balance+1000 where name='zhangsan';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

3、A窗口查询

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    2000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

4、B窗口提交事务

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)

5、A窗口查询

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    3000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

事务 B 的更新在提交后才能被 A 看到，这是不可重复读，两次读取帐户的余额不同。

可重复读

设置数据库隔离级别为可重复读：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;


mysql> show variables like 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

1、A窗口查询

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    3000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

2、B窗口给zhangsan转钱，不提交

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> update account set balance=balance+1000 where name='zhangsan';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

3、A窗口查询

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    3000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

4、B窗口提交事务

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)

5、A窗口查询

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    3000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

6、A窗口提交事务并查询

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    4000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

事务 A 执行过程中看到的数据是一样的，事务B增加了余额并且提交了，事务A读取到的余额还是不变，出现虚读（幻读）。

串行化

设置数据库隔离级别为串行化：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

mysql> show variables like 'transaction_isolation';
+-----------------------+--------------+
| Variable_name         | Value        |
+-----------------------+--------------+
| transaction_isolation | SERIALIZABLE |
+-----------------------+--------------+
1 row in set, 1 warning (0.05 sec)

1、A窗口查询

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    4000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

2、B窗口给zhangsan转钱

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> update account set balance=balance+1000 where name='zhangsan';
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

发现B窗口无法转账成功，因为A事务没有提交，不能并行执行事务，无法更新。

这里锁的等待时间默认为50s：

mysql> show variables like 'innodb_lock_wait_timeout';
+--------------------------+-------+
| Variable_name            | Value |
+--------------------------+-------+
| innodb_lock_wait_timeout | 50    |
+--------------------------+-------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

可以设置为其它值：

set innodb_lock_wait_timeout=30;

串行化隔离级别使用的是共享锁，事务A启动后对数据加了共享锁，事务B不能修改数据，但可以查询：

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    4000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

3、A窗口给zhangsan转钱

mysql> update account set balance=balance+1000 where name='zhangsan';
Query OK, 1 row affected (31.46 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    5000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

4、B窗口查询

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    4000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

5、A窗口提交事务

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)

6、B窗口查询

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    5000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

事务隔离实现方式

在 MySQL日志系统：binlog、redo log和undo log 中简单介绍了InnoDB的多版本并发控制 (multi-version concurrency control，MVCC) 是基于undo log来实现的，保证了事务的隔离性。

InnoDB 引擎的读提交和可重复读隔离级别是使用 MVCC技术中的一致性读视图(consistent read view)来实现的。注意：这里提到的视图和查询语句定义的视图不是一个概念。

在可重复读隔离级别下，在事务启动时数据库会创建一个视图，在这个事务的整个存在期间都用这个视图。其它事务对同一数据进行操作时，不会影响当前视图。也就是说，在可重复读隔离级别下，事务读取到的数据永远是此事务启动时读到的数据；

读提交隔离级别也使用的是一致性读视图，这个视图会在每个 SQL 语句开始执行的时候创建；

读未提交隔离级别没有视图概念，直接返回记录上的最新值；

串行化隔离级别通过用加锁（共享锁）的方式来实现串行执行，避免并发访问。

MVCC一致性视图

MVCC 通过对数据行创建多个数据版本来实现对数据库的并发控制，实现不加锁也可以进行并发读，达到事务隔离的效果。先来看一个例子（隔离级别为可重复读）：

1、A窗口查询

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    6000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

2、B窗口查询

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    6000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

3、C窗口给zhangsan转钱，提交

mysql> update account set balance=balance+1000 where name='zhangsan';
Query OK, 1 row affected (0.07 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    7000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

4、B窗口给zhangsan转钱，不提交

mysql> update account set balance=balance+1000 where name='zhangsan';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    8000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

5、A窗口查询

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    6000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

6、A窗口提交

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    7000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

7、B窗口提交

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    8000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

8、A窗口查询

mysql> select * from account;
+----+----------+---------+
| id | name     | balance |
+----+----------+---------+
|  1 | zhangsan |    8000 |
+----+----------+---------+
1 row in set (0.00 sec)

执行流程图如下：

A事务中，事务C修改了余额，A查询到的余额还是6000，这是MVCC的一致性视图（read view）实现的。

B事务中，位置①查询到余额为6000，而位置②查询到的余额为8000。是因为事务B在更新数据时使用了当前读，这避免了幻读。下面介绍它们的工作原理。

事务启动时会生成一个库的快照，事务获得一个唯一的事务 ID(transaction id)，事务更新数据时，会生成一个新的数据版本，并且把事务 ID赋值给这个数据版本的事务 ID，记为 row trx_id。

事务 ID是事务启动时向事务系统申请的，也就是在执行第一个操作表的语句时申请：

begin/start transaction;
select * from accrount; 

或者执行以下语句，系统会立刻启动一个事务：

start transaction with consistent snapshot

也就是说，多个事务更新数据表中的某一行记录时，会产生多个版本，每个版本的 row trx_id不同。对某个事务来说，它启动时能够看到所有已经提交的事务结果，之后这个事务执行期间，它不能看到其他事务的更新。

当前事务在启动的瞬间，InnoDB会构造一个事务数组 ，保存启动了但还没提交的事务 ID，最小事务id记为min_trx_id，当前系统已经创建过的最大事务 ID 加 1 记为max_trx_id，是系统应该分配给下一个事务的事务ID。min_trx_id和max_trx_id就构成了当前事务的一致性视图（Read-View）。

读提交和可重复读隔离级别都使用了MVCC的一致性视图，区别在于他们生成Read-View的时机不同。

可重复读是在事务启动时创建视图，之后这个事务的其他查询都用这个视图，所以它从头到尾看到的数据是一样的。

而读提交是在每个 SQL 语句开始执行前都会创建一个新的视图；

下面来分析一下上面的例子中事务A的执行流程：

事务A在查询4时，发现①当前版本为12，而事务A的视图数组为[10, 11]，事务A判断12比11大，所以不可见；②接着查找上一个历史版本，发现13还是比11大，不可见；③继续查找上一个版本，row trx_id为10，比11小，是可见的。这一行数据虽然被其它事务修改，但事务A每次查询的结果都是一致的，这就是一致性读。

如果是读提交隔离级别，查询4读到的余额就是7000，因为事务C查询前会创建一个新的视图，事务B没有提交，不可见，而事务C提交了，所以是可见的。

当前读

上面介绍的MVCC一致性视图使用的是快照读，是一种不加锁的非阻塞读；

当前读读取的是记录的最新版本，并对读取的当前记录加锁（Next-Key Lock），保证其他并发事务不能修改这条记录，避免了幻读问题。由于需要对当前记录加锁，会阻塞其他事务的写操作，所以它是一种阻塞读。

下面的SQL语句会使用当前读：

select * from account lock in share mode; # 添加读锁（S 锁，共享锁）
select * from account for update; # 添加写锁（X 锁，排他锁）
insert语句
update语句
delete语句

下面来分析一下前面例子中事务B的执行流程：

事务B在查询2时，使用的是快照读，读取到的余额为6000。但当它更新数据时，就不能在数据版本10上更新了，否则会导致事务C的更新丢失。所以事务B使用的是当前读，读取当前最新的数据版本13，更新后余额变为8000。

在事务B查询时（查询3），自己的版本是 12，最新的数据版本也是 12，是可见的，所以查询到余额为8000。

如果事务C更新余额后没有马上提交，事务B更新时会进行锁等待，直到事务C释放这个锁后事务B才会进行当前读。

小结

本文介绍了MySQL事务隔离性涉及到的一些技术，简单做一个小结。

MySQL InnoDB引擎支持事务，undo log(回滚日志)是实现事务的基础。MVCC通过给行数据生成多个版本，每个数据版本有唯一的 row trx_id，每个事务的一致性视图达到了事务隔离的效果。

读提交和可重复度隔离级别都使用了MVCC的一致性视图，区别在于他们生成Read-View的时机不同。可重复读是在事务启动时创建视图，而读提交是在每个 SQL 语句开始执行前都会创建一个新的视图；

当前读读取的是当前已经提交的最新版本，需对当前记录加锁，是一种阻塞读。

--THE END--

他们只要拒绝相信就行。面对难题，最容易的对策就是拒绝相信它的存在。——艾萨克·阿西莫夫《神们自己》