MySQL事务

https://www.runoob.com/mysql/mysql-transaction.html

1.事务简介

(1)在 MySQL 中只有使用了 Innodb 数据库引擎的数据库或表才支持事务。
(2)事务处理可以用来维护数据库的完整性,保证成批的 SQL 语句要么全部执行,要么全部不执行。
(3)事务用来管理 insert,update,delete 语句。

2.事务四大特征

一般来说,事务是必须满足4个条件(ACID)::原子性(Atomicity,或称不可分割性)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation,又称独立性)、持久性(Durability)。

原子性:一个事务(transaction)中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误,会被回滚(Rollback)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:在事务开始之前和事务结束以后,数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设规则,这包含资料的精确度、串联性以及后续数据库可以自发性地完成预定的工作。(比如:A向B转账,不可能A扣了钱,B却没有收到)

隔离性:数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力,隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。事务隔离分为不同级别,包括读未提交(Read uncommitted)、读提交(read committed)、可重复读(repeatable read)和串行化(Serializable)。(比u人:A正在从一张银行卡里面取钱,在A取钱的过程中,B不能向这张银行卡打钱)

持久性:事务处理结束后,对数据的修改就是永久的,即便系统故障也不会丢失。

3.事务提交、回滚

mysql> start transaction;#手动开启事务
mysql> insert into t_user(name) values('pp');
mysql> commit;#commit之后即可改变底层数据库数据
mysql> select * from t_user;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | jay  |
|  2 | man  |
|  3 | pp   |
+----+------+
3 rows in set (0.00 sec)


mysql> start transaction;
mysql> insert into t_user(name) values('yy');
mysql> rollback;
mysql> select * from t_user;
+----+------+
| id | name |
+----+------+
|  1 | jay  |
|  2 | man  |
|  3 | pp   |
+----+------+
3 rows in set (0.00 sec)

4.事务特性--隔离性

4.1 隔离性有隔离级别(4个)

(1)读未提交:read uncommitted
(2)读已提交:read committed
(3)可重复读:repeatable read
(4)串行化:serializable
数据库事务隔离级别-- 脏读、幻读、不可重复读(清晰解释)

脏读 不可重复读 幻读
Read uncommitted
Read committed ×
Repeatable read × ×
Serializable × × ×

4.2 读未提交

  • 事物A和事物B,事物A未提交的数据,事物B可以读取到
  • 这里读取到的数据叫做“脏数据”
  • 这种隔离级别最低,这种级别一般是在理论上存在,数据库隔离级别一般都高于该级别

公司发工资了,领导把5000元打到singo的账号上,但是该事务并未提交,而singo正好去查看账户,发现工资已经到账,是5000元整,非常高 兴。可是不幸的是,领导发现发给singo的工资金额不对,是2000元,于是迅速回滚了事务,修改金额后,将事务提交,最后singo实际的工资只有 2000元,singo空欢喜一场。



出现上述情况,即我们所说的脏读 ,两个并发的事务,“事务A:领导给singo发工资”、“事务B:singo查询工资账户”,事务B读取了事务A尚未提交的数据。

4.3 读已提交

  • 事物A和事物B,事物A提交的数据,事物B才能读取到
  • 这种隔离级别高于读未提交
  • 换句话说,对方事物提交之后的数据,我当前事物才能读取到
  • 这种级别可以避免“脏数据”
  • 这种隔离级别会导致“不可重复读取”
  • Oracle默认隔离级别

singo拿着工资卡去消费,系统读取到卡里确实有2000元,而此时她的老婆也正好在网上转账,把singo工资卡的2000元转到另一账户,并在 singo之前提交了事务,当singo扣款时,系统检查到singo的工资卡已经没有钱,扣款失败,singo十分纳闷,明明卡里有钱,为何......

出现上述情况,即我们所说的不可重复读 ,两个并发的事务,“事务A:singo消费”、“事务B:singo的老婆网上转账”,事务A事先读取了数据,事务B紧接了更新了数据,并提交了事务,而事务A再次读取该数据时,数据已经发生了改变。

当隔离级别设置为Read committed 时,避免了脏读,但是可能会造成不可重复读。

大多数数据库的默认级别就是Read committed,比如Sql Server , Oracle。如何解决不可重复读这一问题,请看下一个隔离级别。

4.4 可重复读

  • 事务A和事务B,事务A提交之后的数据,事务B读取不到
  • 事务B是可重复读取数据
  • 这种隔离级别高于读已提交
  • 换句话说,对方提交之后的数据,我还是读取不到
  • 这种隔离级别可以避免“不可重复读取”,达到可重复读取
  • 比如1点和2点读到数据是同一个
  • MySQL默认级别
  • 虽然可以达到可重复读取,但是会导致“幻像读”

当隔离级别设置为Repeatable read 时,可以避免不可重复读。当singo拿着工资卡去消费时,一旦系统开始读取工资卡信息(即事务开始),singo的老婆就不可能对该记录进行修改,也就是singo的老婆不能在此时转账。

虽然Repeatable read避免了不可重复读,但还有可能出现幻读 。

singo的老婆工作在银行部门,她时常通过银行内部系统查看singo的信用卡消费记录。有一天,她正在查询到singo当月信用卡的总消费金额 (select sum(amount) from transaction where month = 本月)为80元,而singo此时正好在外面胡吃海塞后在收银台买单,消费1000元,即新增了一条1000元的消费记录(insert transaction ... ),并提交了事务,随后singo的老婆将singo当月信用卡消费的明细打印到A4纸上,却发现消费总额为1080元,singo的老婆很诧异,以为出现了幻觉,幻读就这样产生了。

4.5 串行化

  • 事务A和事务B,事务A在操作数据库时,事务B只能排队等待
  • 这种隔离级别很少使用,吞吐量太低,用户体验差
  • 这种级别可以避免“幻像读”,每一次读取的都是数据库中真实存在数据,事务A与事务B串行,而不并发

4.6 脏读、幻读、不可重复读

1.脏读:(读取未提交数据)

脏读就是指当一个事务正在访问数据,并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时,另外一个事务也访问这个数据,然后使用了这个数据。

时间顺序 转账事务 取款事务
1 开始事务
2 开始事务
3 查询账户余额为2000元
4 取款1000元,余额被更改为1000元(未提交)
5 查询账户余额为1000元(产生脏数据)
6 取款操作发生未知错误,事务回滚,余额变更为2000元
7 转入2000元,余额被更改为3000元(脏读1000+2000)
8 提交事务
备注 按照正常逻辑此时账户应该为4000元

2.不可重复读:(前后多次读取,数据内容不一致)

是指在一个事务内,多次读同一数据。在这个事务还没有结束时,另外一个事务也访问该同一数据。那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务的修改,那么第一个事务两次读到的的数据可能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的,因此称为是不可重复读。(即不能读到相同的数据内容)
例如,一个编辑人员两次读取同一文档,但在两次读取之间,作者重写了该文档。当编辑人员第二次读取文档时,文档已更改。原始读取不可重复。如果只有在作者全部完成编写后编辑人员才可以读取文档,则可以避免该问题。

时间顺序 事务A 事务B
1 开始事务
2 第一次查询,小明的年龄为20岁
3 开始事务
4 其他操作
5 更改小明的年龄为30岁
6 提交事务
7 第二次查询,小明的年龄为30岁
备注 按照正确逻辑,事务A前后两次读取到的数据应该一致

3.幻读:(前后多次读取,数据总量不一致)

事务在插入已经检查过不存在的记录时,惊奇的发现这些数据已经存在了,之前的检测获取到的数据如同鬼影一般。

  • 例子1:
时间顺序 事务A 事务B
1 开始事务
2 第一次查询,数据总量为100条
3 开始事务
4 其他操作
5 新增100条数据
6 提交事务
7 第二次查询,数据总量为200条
备注 按照正确逻辑,按照正确逻辑,事务A前后两次读取到的数据总量应该一致
  • 例子2:
    在事务1中,查询User表id为1的是用户否存在,如果不存在则插入一条id为1的数据。
select * from User where id = 1;

在事务1查询结束后,事务2往User表中插入了一条id为1的数据。

insert into `User`(`id`, `name`) values (1, 'Joonwhee');

此时,由于事务1查询到id为1的用户不存在,因此插入1条id为1的数据。

insert into ` User`(`id`, `name`) values (1, 'Chillax');

但是由于事务2已经插入了1条id为1的数据,因此此时会报主键冲突,对于事务1 的业务来说是执行失败的,这里事务1 就是发生了幻读,因为事务1读取的数据状态并不能支持他的下一步的业务,见鬼了一样。这里要灵活的理解读取的意思,第一次select是读取,第二次的insert其实也属于隐式的读取,只不过是在mysql的机制中读取的,插入数据也是要先读取一下有没有主键冲突才能决定是否执行插入。

  • 例子3:
    目前工资为1000的员工有10人。
    事务1,读取所有工资为1000的员工,共读取10条记录 。
con1 = getConnection();  
Select * from employee where salary =1000;

这时另一个事务向employee表插入了一条员工记录,工资也为1000

con2 = getConnection();  
Insert into employee(employeeName,salary) values("Lili",1000);  
con2.commit();

事务1再次读取所有工资为1000的员工,共读取到了11条记录,这就产生了幻读。

//con1  
select * from employee where salary =1000;

不可重复读和幻读到底有什么区别呢?

(1)不可重复读是读取了其他事务更改的数据,针对update操作
解决:使用行级锁,锁定该行,事务A多次读取操作完成后才释放该锁,这个时候才允许其他事务更改刚才的数据。

(2)幻读是读取了其他事务新增的数据,针对insert与delete操作
解决:使用表级锁,锁定整张表,事务A多次读取数据总量之后才释放该锁,这个时候才允许其他事务新增数据。

幻读和不可重复读都是指的一个事务范围内的操作受到其他事务的影响了。只不过幻读是重点在插入和删除,不可重复读重点在修改

5、事务实现的原理

https://juejin.im/post/5cb2e3b46fb9a0686e40c5cb

下面我首先讲实现事务功能的三个技术,分别是日志文件(redo log 和 undo log),锁技术以及MVCC,然后再讲事务的实现原理,包括原子性是怎么实现的,隔离型是怎么实现的等等。最后在做一个总结,希望大家能够耐心看完

  • redo log与undo log介绍
  • mysql锁技术以及MVCC基础
  • 事务的实现原理

5.1 redo log 与 undo log介绍

5.1.1、什么是redo log ?

redo log叫做重做日志,是用来实现事务的持久性。该日志文件由两部分组成:重做日志缓冲(redo log buffer)以及重做日志文件(redo log),前者是在内存中,后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都会存到该日志中。


start transaction;
select balance from bank where name="zhangsan";
// 生成 重做日志 balance=600
update bank set balance = balance - 400; 
// 生成 重做日志 amount=400
update finance set amount = amount + 400;

5.1.2、redo log作用是什么?

mysql 为了提升性能不会把每次的修改都实时同步到磁盘,而是会先存到Boffer Pool(缓冲池)里头,把这个当作缓存来用。然后使用后台线程去做缓冲池和磁盘之间的同步。

那么问题来了,如果还没来的同步的时候宕机或断电了怎么办?还没来得及执行上面图中红色的操作。这样会导致丢部分已提交事务的修改信息!

所以引入了redo log来记录已成功提交事务的修改信息,并且会把redo log持久化到磁盘,系统重启之后在读取redo log恢复最新数据。

  • 总结:redo log是用来恢复数据的,用于保障,已提交事务的持久化特性(记录了已经提交的操作)

5.1.3、什么是undo log?

undo log 叫做回滚日志,用于记录数据被修改前的信息。他正好跟前面所说的重做日志所记录的相反,重做日志记录数据被修改后的信息。undo log主要记录的是数据的逻辑变化,为了在发生错误时回滚之前的操作,需要将之前的操作都记录下来,然后在发生错误时才可以回滚。
还用上面那两张表



每次写入数据或者修改数据之前都会把修改前的信息记录到 undo log。

5.1.4、undo log 有什么作用?

undo log 记录事务修改之前版本的数据信息,因此假如由于系统错误或者rollback操作而回滚的话可以根据undo log的信息来进行回滚到没被修改前的状态。

  • 总结:undo log是用来回滚数据的用于保障,未提交事务的原子性

5.2 mysql锁技术以及MVCC基础

5.2.1 mysql锁技术

当有多个请求来读取表中的数据时可以不采取任何操作,但是多个请求里有读请求,又有修改请求时必须有一种措施来进行并发控制。不然很有可能会造成不一致。
读写锁
解决上述问题很简单,只需用两种锁的组合来对读写请求进行控制即可,这两种锁被称为:

  • 共享锁(shared lock),又叫做"读锁"
    读锁是可以共享的,或者说多个读请求可以共享一把锁读数据,不会造成阻塞。

  • 排他锁(exclusive lock),又叫做"写锁"
    写锁会排斥其他所有获取锁的请求,一直阻塞,直到写入完成释放锁。


  • 总结:通过读写锁,可以做到读读可以并行,但是不能做到写读,写写并行

5.2.2 MVCC基础

MVCC介绍
MVCC (MultiVersion Concurrency Control) 叫做多版本并发控制。一般情况下,事务性储存引擎不是只使用表锁,行加锁的处理数据,而是结合了MVCC机制,以处理更多的并发问题。Mvcc处理高并发能力最强,但系统开销 比最大(较表锁、行级锁),这是最求高并发付出的代价。

InnoDB的 MVCC ,是通过在每行记录的后面保存两个隐藏的列来实现的。这两个列, 一个保存了行的创建时间,一个保存了行的过期时间, 当然存储的并不是实际的时间值,而是系统版本号。

以上片段摘自《高性能Mysql》这本书对MVCC的定义。他的主要实现思想是通过数据多版本来做到读写分离。从而实现不加锁读进而做到读写并行。MVCC在mysql中的实现依赖的是undo log与read view;

  • undo log :undo log 中记录某行数据的多个版本的数据。
  • read view :用来判断当前版本数据的可见性



    MVCC的实现,是通过保存数据在某个时间点的快照来实现的。也就是说,不管需要执行多长时间,每个事务看到的数据是一致的。根据事务开始的时间不同,每个事务对同一张表,同一时刻看到的数据可能是不一样的。不同存储引擎的MVCC实现是不同的,典型的有乐观(optimistic)并发控制和悲观(pessimistic)并发控制。

5.2.1 MVCC具体实现分析

轻松理解MYSQL MVCC 实现机制
下面,我们通过InnoDB的MVCC实现来分析MVCC使怎样进行并发控制的.
InnoDB的MVCC,是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的,这两个列,分别保存了这个行的创建时间,一个保存的是行的删除时间。这里存储的并不是实际的时间值,而是系统版本号(可以理解为事务的ID),没开始一个新的事务,系统版本号就会自动递增,事务开始时刻的系统版本号会作为事务的ID.下面看一下在REPEATABLE READ隔离级别下,MVCC具体是如何操作的.

  • 例子:
  • CREATE(创建表)
create table yang( 
id int primary key auto_increment, 
name varchar(20));
  • INSERT(插入数据)
start transaction;
insert into yang values(NULL,'yang') ;
insert into yang values(NULL,'long');
insert into yang values(NULL,'fei');
commit;

假设系统的版本号从1开始.
对应在数据中的表如下(后面两列是隐藏列,我们通过查询语句并看不到)

id name 创建时间(事务ID) 删除时间(事务ID)
1 yang 1 undefined
2 long 1 undefined
3 fei 1 undefined
  • SELECT(查询数据)
    InnoDB会根据以下两个条件检查每行记录:
    (1)InnoDB只会查找版本早于当前事务版本的数据行(也就是,行的系统版本号小于或等于事务的系统版本号),这样可以确保事务读取的行,要么是在事务开始前已经存在的,要么是事务自身插入或者修改过的.
    (2)行的删除版本要么未定义,要么大于当前事务版本号,这可以确保事务读取到的行,在事务开始之前未被删除.
    只有a,b同时满足的记录,才能返回作为查询结果.


  • DELETE(删除数据)
    InnoDB会为删除的每一行保存当前系统的版本号(事务的ID)作为删除标识.
    看下面的具体例子分析:
    第二个事务,ID为2;
start transaction;
select * from yang;  //(1)
select * from yang;  //(2)
commit; 
假设1

假设在执行这个事务ID为2的过程中,刚执行到(1),这时,有另一个事务ID为3往这个表里插入了一条数据; 第三个事务ID为3;

start transaction;
insert into yang values(NULL,'tian');
commit;

这时表中的数据如下:

id name 创建时间(事务ID) 删除时间(事务ID)
1 yang 1 undefined
2 long 1 undefined
3 fei 1 undefined
4 tian 3 undefined

然后接着执行事务2中的(2),由于id=4的数据的创建时间(事务ID为3),执行当前事务的ID为2,而InnoDB只会查找事务ID小于等于当前事务ID的数据行,所以id=4的数据行并不会在执行事务2中的(2)被检索出来,在事务2中的两条select 语句检索出来的数据都只会下表:

id name 创建时间(事务ID) 删除时间(事务ID)
1 yang 1 undefined
2 long 1 undefined
3 fei 1 undefined
假设2

假设在执行这个事务ID为2的过程中,刚执行到(1),假设事务执行完事务3后,接着又执行了事务4; 第四个事务:

start   transaction;  
delete from yang where id=1;
commit;  

此时数据库中的表如下:

id name 创建时间(事务ID) 删除时间(事务ID)
1 yang 1 4
2 long 1 undefined
3 fei 1 undefined
4 tian 3 undefined

接着执行事务ID为2的事务(2),根据SELECT 检索条件可以知道,它会检索创建时间(创建事务的ID)小于当前事务ID的行和删除时间(删除事务的ID)大于当前事务的行,而id=4的行上面已经说过,而id=1的行由于删除时间(删除事务的ID)大于当前事务的ID,所以事务2的(2)select * from yang也会把id=1的数据检索出来.所以,事务2中的两条select 语句检索出来的数据都如下:

id name 创建时间(事务ID) 删除时间(事务ID)
1 yang 1 4
2 long 1 undefined
3 fei 1 undefined


  • UPDATE
    InnoDB执行UPDATE,实际上是新插入了一行记录,并保存其创建时间为当前事务的ID,同时保存当前事务ID到要UPDATE的行的删除时间.
假设3

假设在执行完事务2的(1)后又执行,其它用户执行了事务3,4,这时,又有一个用户对这张表执行了UPDATE操作;第5个事务:

start  transaction;
update yang set name='Long' where id=2;
commit;

根据update的更新原则:会生成新的一行,并在原来要修改的列的删除时间列上添加本事务ID,得到表如下:

id name 创建时间(事务ID) 删除时间(事务ID)
1 yang 1 4
2 long 1 5
3 fei 1 undefined
4 tian 3 undefined
2 Long 5 undefined

继续执行事务2的(2),根据select 语句的检索条件,得到下表:

id name 创建时间(事务ID) 删除时间(事务ID)
1 yang 1 4
2 long 1 5
3 fei 1 undefined

还是和事务2中(1)select 得到相同的结果.

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