MySQL事务初识
MySQL 中的事务?
对 MySQL 来说,事务通常是一组包含对数据库操作的集合。在执行时,只有在该组内的事务都执行成功,这个事务才算执行成功,否则就算失败。MySQL 中,事务支持是在引擎层实现的,像 MySQL 原生的 MyISAM 引擎就不支持事务,这也是被 InooDB 取代的重要原因。
为什么要有事务呢,举个例子来说,你的账户有 100 元,现在想给朋友转账 100 元。其中就会包含两个很重要的操作,你的账户减 100 元,朋友账户多 100 元。由于转账过程中出现失败是很常见的,假设操作不包含在事务内,你的账户减钱操作成功,朋友账户加钱操作失败。就会出现,你的账户扣钱,对方没有收到钱的情况。
再比如,在发起转账操作时,由于系统需要进行像查询余额,计算,更新余额的操作,如果在等待时间内,又发起了转账操作,但目前更新余额的操作还没有成功,就会出现你的 100 元,可以给别人转账多次的情况,这对于银行来说是肯定不允许的。
对于一个事务来说通常要满足四个特性,也就是通常所说的 ACID:
- Atomicity - 保证在一个工作单元(就是一组操作)中所有的操作都执行成功,否则的话当前这个事务就会失败,之前的操作都被会回滚
- Consistency - 保证一个事务被成功提交后,数据库的状态是从一致性状态变成另一个一致性状态
- Isolation - 保证每个事务中的操作时是独立的,对于其他事务没有影响
- Durability - 对于已经提交的事务,即使在数据库损坏的情况下,也不会造成数据的丢失和损坏
MySQL 中的事务隔离是如何实现的?
当数据库中有多个事务同时执行时,就可能会出现脏读,幻读,不可重复读的问题,为了解决这些问题,就出现了"隔离级别"的概念。
事务隔离的问题
脏读:事务 A 中访问了事务 B 中未提交的数据。这里 Transaction 1 读到了 Transaction 2 中未提交的年龄数据。
不可重复读:事务 A 中多次查询同一数据,但由于事务 B 在事务 A 两次查询中,修改了改数据的值,导致两次查询的结果不一样。下面 Transaction 1 中的两次查询查询结果是一致的,第二次读到的 age 已经被修改的内容。
幻读:通常发生在事务 B 对事务 A 正在读取的内容,添加或删除了一条数据。造成数据莫名出现或者消失的情况。这里 Transaction 1 中,两次查询的结果并不一致,第二次查询会多出一条记录。
- 脏读:数据读错方只读了一次数据库,读到的数据是错误的
- 不可重复读:数据读错方读了两次数据库,两个读取的数据内容不一致
- 幻读:数据读错方读了两次数据库,两个读取的数据条数不一致
事务的隔离级别
隔离级别 | 解释 | 可能出现的问题 |
---|---|---|
读未提交(RU) | 读未提交是指,一个事务还没提交时,它做的变更就能被别的事务看到 | 脏读,不可重复读,幻读 |
读提交(RC) | 读提交是指,一个事务提交之后,它做的变更才会被其他事务看到 | 不可重复读,幻读 |
可重复读(RR) | 可重复读是指,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 |
幻读 |
串行化(S+) | 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 |
无 |
在 MySQL 中 RR 级别引入了间隙锁,解决了幻读的问题。
举一个实际的例子,来看一下这四种隔离级别对应的结果,假设表结构如下:
mysql> create table T(c int) engine=InnoDB;
insert into T(c) values(1);
此时发生的事务如下:
事务 A | 事务 B |
---|---|
begin; | |
SELECT c FROM T; # c 等于 1 | begin; |
UPDATE t SET c=c+1 where c=1; # c 等于2 | |
SELECT c FROM T; # 查出来的值为 V1 | |
commit; | |
SELECT c FROM T; # 查出来的值为 V2 | |
commit; | |
SELECT c FROM T; # 查出来的值为 V3 |
隔离级别 | 返回结果 |
---|---|
读未提交 | V1 是 2。事务 B 虽然还没有提交,但是结果已经被 A 看到了。 因此,V2、V3 也都是 2 |
读提交 | V1 是 1,V2 的值是 2。事务 B 的更新在提交后才能被 A 看到。 所以,V3 的值也是 2 |
可重复读 | 则 V1、V2 是 1,V3 是 2。 V2 还是 1 的原因,需要遵循:事务在执行期间看到的数据前后必须是一致的 |
串行化 | 事务 B 执行“将 1 改成 2”时,会被锁住。直到事务 A 提交后,事务 B 才可以继续执行。 所以从 A 的角度看, V1、V2 值是 1,V3 的值是 2 |
执行的效率会和执行的级别有关,隔离的越高,效率越低,需要在二者间寻找平衡。
事务隔离的应用场景?
(1)读未提交:
这个基本没人会选择,连事务都构不成。
(2)读提交:
一般互联网公司的隔离级别会选用这个,原因在:
- RR 级别下,存在间歇锁,出现死锁的几率比 RC 大的多
- RR 级别下,条件列未命中索引会锁表。在 RC 级别下会锁行
- RC 级别下,半一致性特性增加了 update 操作的并发性
(3)可重复读:
数据校验:假设你在管理一个个人银行账户表。一个表存了每个月月底的余额,一个表存了账单明细。这时候你要做数据校对,也就是判断上个月的余额和当前余额的差额,是否与本月的账单明细一致。你一定希望在校对过程中,即使有用户发生了一笔新的交易,也不影响你的校对结果。这时使用“可重复读”隔离级别就很方便。事务启动时的视图可以认为是静态的,不受其他事务更新的影响。
(4)串行化:
每次读操作都会加锁,性能不佳。
事务隔离的实现?
在实现上,数据库里面会创建一个视图,访问的时候以视图的逻辑结果为准。
- 在可重复读时的隔离级别下,视图是在事务启动时创建的,整个事务存在期间都会用这个视图
- 在读提交的隔离级别下,这个视图是在每个 SQL 语句开始执行时创建的
- 在读未提交的隔离级别下,会直接返回记录的最新值,没有视图的概念
- 串行化是直接通过加锁的方式来避免并行访问
注意这个视图不是用于查询定义的虚拟表,而是在 InnoDB 中实现 MVCC 用到的一致性读视图(
consistent read view
),用于支持 RC 和 RR 隔离级别的实现。
可重复读的具体实现:
在 MySQL 中,实际上每条记录在更新时都会同时记录一条回滚操作。记录上一次的最新值,通过回滚都可以得到前一个状态的值。比如一个值 从 1 按照顺序,被修改成 2、3、4 ,就会在回滚日志中有如下的记录。
当前最新是 4,在查询这条记录时,不同时刻启动的事务会有不同的read-view
。在视图 A B C 中,记录值为 1, 2, 4。同一条记录可以存在多个版本,这就是数据库多版本并发控制(MVCC)。对于read-view A
来说,要得到 1,就必须将当前值依次执行图中所有的回滚操作得到。假如,有另外一个事务将 4 改成 5,但对于视图 A B C 来说,事务是不冲突的。
回滚段的删除,为什么要避免使用长事务?
既然每一条记录都会更新是都会产生一条回滚操作记录,时间一长,肯定会占用大量的存储空间。那么系统会在什么时候删除这些回滚日志呢,就是在当前系统里不存在比该回滚日志更早的read-view
时。
但如果系统里存在着很老的事务视图。由于这些事务可能会访问数据库里的任何数据,所以在事务提交之前,所有可能用到的回滚记录都必须保留,这就可能出现占用大量存储空间的情况。
在 MySQL 5.5 之前,回滚日志和数据字典一起放在ibdata
文件里,即使长事务被提交,回滚段被清理,文件也不会变小。
并且长事务还占用锁资源,也可能拖垮整个库。
MySQL 中事务的启动方式?
显式启动事务:
# 使用 START TRANSACTION 或者 BEGIN 开启事务:
START TRANSACTION
[transaction_characteristic [, transaction_characteristic] ...]
transaction_characteristic: {
WITH CONSISTENT SNAPSHOT
| READ WRITE
| READ ONLY
}
BEGIN [WORK]
# 使用 COMMIT 来提交事务
COMMIT [WORK] [AND [NO] CHAIN] [[NO] RELEASE]
# 使用 ROLLBACK 来回滚事务
ROLLBACK [WORK] [AND [NO] CHAIN] [[NO] RELEASE]
隐式启动事务:
# 设置当前事务的是否自动提交
SET autocommit = {0 | 1}
autocommit 的讨论:
(1)当autocommit=0
时,事务启动后,不会自动关闭直到主动的输入COMMIT
或者ROLLBACK
语句,或者断开连接时,当前事务才结束
一些客户端连接框架会默认连接成功后先执行一个set autocommit=0
的命令。这就导致接下来的查询都在事务中,如果是长连接,就导致了意外的长事务。
(2)当autocommit=1
时,建议总是以这种方式启动事务
如果担心多一次交互的问题,可以使用commit work and chain
语法。
多一次交互的问题,如果采用
autocommit=0
的这种方式,不需要每次输入begin
,减少了语句的交互次数。
查询长事务:
select * from information_schema.innodb_trx where TIME_TO_SEC(timediff(now(),trx_started))>60
避免长事务的方案:
- 在开发过程中,减少事务范围,少用长事务。如果无法避免,保证逻辑日志空间够用,并且支持动态日志空间的增长
- 监控
Innodb_trx
表,发现长事务报警
总结
在开始部分,介绍了 MySQL 中事务的概念,并回顾了事务的 ACID 的特性。接着探讨了事务隔离的可能出现的脏读,不可重复读以及幻读的问题,并给出了相应的解决方案-隔离级别。并分析了常见事务隔离的应用场景以及事务隔离的实现方式。
并在最后引出了回滚段的概念,以及为什么要避免使用长事务。并给出了开启事务的方法。
版权声明:
作者:Joe.Ye
链接:https://www.appblog.cn/index.php/2023/04/01/introduction-to-mysql-transactions/
来源:APP全栈技术分享
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