MySQL資料庫下的四種事務隔離級別介紹

本文實驗的測試環境:Windows 10+cmd+MySQL5.6.36+InnoDB

一、事務的基本要素(ACID)

  1、原子性(Atomicity):事務開始後所有操作,要麼全部做完,要麼全部不做,不可能停滯在中間環節。事務執行過程中出錯,會回滾到事務開始前的狀態,所有的操作就像沒有發生一樣。也就是說事務是一個不可分割的整體,就像化學中學過的原子,是物質構成的基本單位。

  2、一致性(Consistency):事務開始前和結束後,資料庫的完整性約束沒有被破壞 。比如A向B轉賬,不可能A扣瞭錢,B卻沒收到。

   3、隔離性(Isolation):同一時間,隻允許一個事務請求同一數據,不同的事務之間彼此沒有任何幹擾。比如A正在從一張銀行卡中取錢,在A取錢的過程結束前,B不能向這張卡轉賬。

   4、持久性(Durability):事務完成後,事務對資料庫的所有更新將被保存到資料庫,不能回滾。

二、事務的並發問題

  1、臟讀:事務A讀取瞭事務B更新的數據,然後B回滾操作,那麼A讀取到的數據是臟數據

  2、不可重復讀:事務 A 多次讀取同一數據,事務 B 在事務A多次讀取的過程中,對數據作瞭更新並提交,導致事務A多次讀取同一數據時,結果 不一致。

  3、幻讀:系統管理員A將資料庫中所有學生的成績從具體分數改為ABCDE等級,但是系統管理員B就在這個時候插入瞭一條具體分數的記錄,當系統管理員A改結束後發現還有一條記錄沒有改過來,就好像發生瞭幻覺一樣,這就叫幻讀。

  小結:不可重復讀的和幻讀很容易混淆,不可重復讀側重於修改,幻讀側重於新增或刪除。解決不可重復讀的問題隻需鎖住滿足條件的行,解決幻讀需要鎖表

三、MySQL事務隔離級別

事務隔離級別 臟讀 不可重復讀 幻讀
讀未提交(read-uncommitted)
不可重復讀(read-committed)
可重復讀(repeatable-read)
串行化(serializable)

mysql默認的事務隔離級別為repeatable-read

四、用例子說明各個隔離級別的情況

  1、讀未提交:

    (1)打開一個客戶端A,並設置當前事務模式為read uncommitted(未提交讀),查詢表account的初始值:

    (2)在客戶端A的事務提交之前,打開另一個客戶端B,更新表account:

    (3)這時,雖然客戶端B的事務還沒提交,但是客戶端A就可以查詢到B已經更新的數據:

    (4)一旦客戶端B的事務因為某種原因回滾,所有的操作都將會被撤銷,那客戶端A查詢到的數據其實就是臟數據:

    (5)在客戶端A執行更新語句update account set balance = balance – 50 where id =1,lilei的balance沒有變成350,居然是400,是不是很奇怪,數據不一致啊,如果你這麼想就太天真 瞭,在應用程式中,我們會用400-50=350,並不知道其他會話回滾瞭,要想解決這個問題可以采用讀已提交的隔離級別

  2、讀已提交

    (1)打開一個客戶端A,並設置當前事務模式為read committed(未提交讀),查詢表account的初始值:

    (2)在客戶端A的事務提交之前,打開另一個客戶端B,更新表account:

    (3)這時,客戶端B的事務還沒提交,客戶端A不能查詢到B已經更新的數據,解決瞭臟讀問題:

    (4)客戶端B的事務提交

    (5)客戶端A執行與上一步相同的查詢,結果 與上一步不一致,即產生瞭不可重復讀的問題

  3、可重復讀

    (1)打開一個客戶端A,並設置當前事務模式為repeatable read,查詢表account

    (2)在客戶端A的事務提交之前,打開另一個客戶端B,更新表account並提交

    (3)在客戶端A執行步驟(1)的查詢:

    (4)執行步驟(1),lilei的balance仍然是400與步驟(1)查詢結果一致,沒有出現不可重復讀的 問題;接著執行update balance = balance – 50 where id = 1,balance沒有變成400-50=350,lilei的balance值用的是步驟(2)中的350來算的,所以是300,數據的一致性倒是沒有被破壞,這個有點神奇,也許是mysql的特色吧

mysql> select * from account;
+------+--------+---------+
| id   | name   | balance |
+------+--------+---------+
|    1 | lilei  |     400 |
|    2 | hanmei |   16000 |
|    3 | lucy   |    2400 |
+------+--------+---------+
3 rows in set (0.00 sec)

mysql> update account set balance = balance - 50 where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from account;
+------+--------+---------+
| id   | name   | balance |
+------+--------+---------+
|    1 | lilei  |     300 |
|    2 | hanmei |   16000 |
|    3 | lucy   |    2400 |
+------+--------+---------+
3 rows in set (0.00 sec)

    (5) 在客戶端A提交事務,查詢表account的初始值

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

mysql> select * from account;
+------+--------+---------+
| id | name | balance |
+------+--------+---------+
| 1 | lilei | 300 |
| 2 | hanmei | 16000 |
| 3 | lucy | 2400 |
+------+--------+---------+
3 rows in set (0.00 sec)

    (6)在客戶端B開啟事務,新增一條數據,其中balance字段值為600,並提交

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

mysql> insert into account values(4,'lily',600);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

    (7) 在客戶端A計算balance之和,值為300+16000+2400=18700,沒有把客戶端B的值算進去,客戶端A提交後再計算balance之和,居然變成瞭19300,這是因為把客戶端B的600算進去瞭

,站在客戶的角度,客戶是看不到客戶端B的,它會覺得是天下掉餡餅瞭,多瞭600塊,這就是幻讀,站在開發者的角度,數據的 一致性並沒有破壞。但是在應用程式中,我們得代碼可能會把18700提交給用戶瞭,如果你一定要避免這情況小概率狀況的發生,那麼就要采取下面要介紹的事務隔離級別“串行化”

mysql> select sum(balance) from account;
+————–+
| sum(balance) |
+————–+
| 18700 |
+————–+
1 row in set (0.00 sec)

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

mysql> select sum(balance) from account;
+————–+
| sum(balance) |
+————–+
| 19300 |
+————–+
1 row in set (0.00 sec)

  

  4.串行化

    (1)打開一個客戶端A,並設置當前事務模式為serializable,查詢表account的初始值:

mysql> set session transaction isolation level serializable;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

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

mysql> select * from account;
+------+--------+---------+
| id   | name   | balance |
+------+--------+---------+
|    1 | lilei  |   10000 |
|    2 | hanmei |   10000 |
|    3 | lucy   |   10000 |
|    4 | lily   |   10000 |
+------+--------+---------+
4 rows in set (0.00 sec)

    (2)打開一個客戶端B,並設置當前事務模式為serializable,插入一條記錄報錯,表被鎖瞭插入失敗,mysql中事務隔離級別為serializable時會鎖表,因此不會出現幻讀的情況,這種隔離級別並發性極低,開發中很少會用到。

mysql> set session transaction isolation level serializable;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

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

mysql> insert into account values(5,'tom',0);
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

  補充:

  1、SQL規范所規定的標準,不同的資料庫具體的實現可能會有些差異

  2、mysql中默認事務隔離級別是可重復讀時並不會鎖住讀取到的行

  3、事務隔離級別為讀提交時,寫數據隻會鎖住相應的行

  4、事務隔離級別為可重復讀時,如果有索引(包括主鍵索引)的時候,以索引列為條件更新數據,會存在間隙鎖間隙鎖、行鎖、下一鍵鎖的問題,從而鎖住一些行;如果沒有索引,更新數據時會鎖住整張表。

  5、事務隔離級別為串行化時,讀寫數據都會鎖住整張表

   6、隔離級別越高,越能保證數據的完整性和一致性,但是對並發性能的影響也越大,魚和熊掌不可兼得啊。對於多數應用程式,可以優先考慮把資料庫系統的隔離級別設為Read Committed,它能夠避免臟讀取,而且具有較好的並發性能。盡管它會導致不可重復讀、幻讀這些並發問題,在可能出現這類問題的個別場合,可以由應用程式采用悲觀鎖或樂觀鎖來控制。

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