面试官问你:MYSQL事务和隔离级别,该如何回答

一、事务

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,是满足 ACID 特性的一组操作,可以通过 Commit 提交一个事务,也可以使用 Rollback 进行回滚。事务具有以下4个属性,通常简称为事务的ACID属性:

  • 原子性(Atomicity):事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。比如在同一个事务中的SQL语句,要么全部执行成功,要么全部执行失败。回滚可以用日志来实现,日志记录着事务所执行的修改操作,在回滚时反向执行这些修改操作即可。
  • 一致性(Consistent):在事务开始和完成时,数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以保持数据的完整性;事务结束时,所有的内部数据结构(如B树索引或双向链表)也都必须是正确的。以转账为例子,A向B转账,假设转账之前这两个用户的钱加起来总共是2000,那么A向B转账之后,不管这两个账户怎么转,A用户的钱和B用户的钱加起来的总额还是2000,这个就是事务的一致性。
  • 隔离性(Isolation):数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。 隔离性是当多个用户并发访问数据库时,比如操作同一张表时,数据库为每一个用户开启的事务,不能被其他事务的操作所干扰,多个并发事务之间要相互隔离。即要达到这么一种效果:对于任意两个并发的事务 T1 和 T2,在事务 T1 看来,T2 要么在 T1 开始之前就已经结束,要么在 T1 结束之后才开始,这样每个事务都感觉不到有其他事务在并发地执行。
  • 持久性(Durable):事务完成之后,它对于数据的修改是永久性的,即使出现系统故障也能够保持。 可以通过数据库备份和恢复来实现,在系统发生奔溃时,使用备份的数据库进行数据恢复。

MySQL 默认采用自动提交模式。也就是说,如果不显式使用 START TRANSACTION 语句来开始一个事务,那么每个查询都会被当做一个事务自动提交。

这几个特性不是一种平级关系:

  • 只有满足一致性,事务的执行结果才是正确的。
  • 在无并发的情况下,事务串行执行,隔离性一定能够满足。此时要只要能满足原子性,就一定能满足一致性。
  • 在并发的情况下,多个事务并发执行,事务不仅要满足原子性,还需要满足隔离性,才能满足一致性。
  • 事务满足持久化是为了能应对数据库奔溃的情况。

二、并发一致性问题

1、更新丢失(Lost Update)

T1 和 T2 两个事务都对一个数据进行修改,T1 先修改,T2 随后修改,T2 的修改覆盖了 T1 的修改。

例如,两个程序员修改同一java文件。每程序员独立地更改其副本,然后保存更改后的副本,这样就覆盖了原始文档。最后保存其更改副本的编辑人员覆盖前一个程序员所做的更改。

如果在一个程序员完成并提交事务之前,另一个程序员不能访问同一文件,则可避免此问题。

2、脏读

一句话:事务B读取到了事务A已修改但尚未提交的的数据,还在这个数据基础上做了操作。此时,如果A事务回滚Rollback,B读取的数据无效,不符合一致性要求。

解决办法: 把数据库的事务隔离级别调整到 READ_COMMITTED

T1 修改一个数据,T2 随后读取这个数据。如果 T1 撤销了这次修改,那么 T2 读取的数据是脏数据。

3、不可重复读(Non-Repeatable Reads)

在一个事务内,多次读同一个数据。在这个事务还没有结束时,另一个事务也访问该同一数据。那么,在第一个事务的两次读数据之间。由于第二个事务的修改,那么第一个事务读到的数据可能不一样,这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的,因此称为不可重复读,即原始读取不可重复。

一句话:一个事务范围内两个相同的查询却返回了不同数据。

同时操作,事务1分别读取事务2操作时和提交后的数据,读取的记录内容不一致。不可重复读是指在同一个事务内,两个相同的查询返回了不同的结果。

解决办法: 如果只有在修改事务完全提交之后才可以读取数据,则可以避免该问题。把数据库的事务隔离级别调整到REPEATABLE_READ

T2 读取一个数据,T1 对该数据做了修改。如果 T2 再次读取这个数据,此时读取的结果和第一次读取的结果不同。

4、幻读

一个事务T1按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据,却发现其他事务T2插入了满足其查询条件的新数据,这种现象就称为“幻读”。(和可重复读类似,但是事务 T2 的数据操作仅仅是插入和删除,不是修改数据,读取的记录数量前后不一致)

一句话:事务A 读取到了事务B提交的新增数据,不符合隔离性。

解决办法: 如果在操作事务完成数据处理之前,任何其他事务都不可以添加新数据,则可避免该问题。把数据库的事务隔离级别调整到 SERIALIZABLE_READ

T1 读取某个范围的数据,T2 在这个范围内插入新的数据,T1 再次读取这个范围的数据,此时读取的结果和和第一次读取的结果不同。

三、事务隔离级别

"脏读"、"不可重复读"和"幻读",其实都是数据库读一致性问题,必须由数据库提供一定的事务隔离机制来解决。

数据库的事务隔离越严格,并发副作用越小,但付出的代价也就越大,因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上 “串行化”进行,这显然与“并发”是矛盾的。同时,不同的应用对读一致性和事务隔离程度的要求也是不同的,比如许多应用对“不可重复读”和“幻读”并不敏感,可能更关心数据并发访问的能力。

MYSQL常看当前数据库的事务隔离级别:show variables like 'tx_isolation';

1、读未提交 (Read Uncommitted)

最低的隔离等级,允许其他事务看到没有提交的数据,会导致脏读。

2、读已提交 (Read Committed)

被读取的数据可以被其他事务修改,这样可能导致不可重复读。也就是说,事务读取的时候获取读锁,但是在读完之后立即释放(不需要等事务结束),而写锁则是事务提交之后才释放,释放读锁之后,就可能被其他事务修改数据。该等级也是 SQL Server 默认的隔离等级。

3、可重复读(Repeatable Read)

所有被 Select 获取的数据都不能被修改,这样就可以避免一个事务前后读取数据不一致的情况。但是却没有办法控制幻读,因为这个时候其他事务不能更改所选的数据,但是可以增加数据,即前一个事务有读锁但是没有范围锁,为什么叫做可重复读等级呢?那是因为该等级解决了下面的不可重复读问题。(引申:现在主流数据库都使用 MVCC 并发控制,使用之后RR(可重复读)隔离级别下是不会出现幻读的现象。)

MYSQL默认是REPEATABLE-READ

4、串行化(Serializable)

所有事务一个接着一个的执行,这样可以避免幻读 (phantom read),对于基于锁来实现并发控制的数据库来说,串行化要求在执行范围查询的时候,需要获取范围锁,如果不是基于锁实现并发控制的数据库,则检查到有违反串行操作的事务时,需回滚该事务。

5、总结

  • 读未提交: 一个事务还没提交时,它做的变更就能被别的事务看到。
  • 读提交: 一个事务提交之后,它做的变更才会被其他事务看到。
  • 可重复读 : 一个事务执行过程中看到的数据,总是跟这个事务在启动时看到的数据是一致的。当然在可重复读隔离级别下,未提交变更对其他事务也是不可见的。
  • 串行化: 顾名思义是对于同一行记录,“写”会加“写锁”,“读”会加“读锁”。当出现读写锁冲突的时候,后访问的事务必须等前一个事务执行完成,才能继续执行。

四个级别逐渐增强,每个级别解决一个问题,事务级别越高,性能越差,大多数环境(Read committed 就可以用了)

本文分享自微信公众号 - Java程序猿部落(ydsy-love)

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原始发表时间:2019-06-25

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