一文带你理解脏读,幻读,不可重复读与mysql的锁,事务隔离机制
< 返回列表时间: 2019-10-17来源:OSCHINA
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首先说一下数据库事务的四大特性
1 ACID
事务的四大特性是ACID(不是"酸"....)
(1) A:原子性(Atomicity)
原子性指的是事务要么完全执行,要么完全不执行.
(2) C:一致性(Consistency)
事务完成时,数据必须处于一致的状态.若事务执行途中出错,会回滚到之前的事务没有执行前的状态,这样数据就处于一致的状态.若事务出错后没有回滚,部分修改的内容写入到了数据库中,这时数据就是不一致的状态.
(3) I:隔离性(Isolation)
同时处理多个事务时,一个事务的执行不能被另一个事务所干扰,事务的内部操作与其他并发事务隔离.
(4) D:持久性(Durability)
事务提交后,对数据的修改是永久性的.
2 Mysql的锁
Mysql的锁其实可以按很多种形式分类: 按加锁机制分,可分为乐观锁与悲观锁. 按兼容性来分,可分为X锁与S锁. 按锁粒度分,可分为表锁,行锁,页锁. 按锁模式分,可分为记录锁,gap锁,next-key锁,意向锁,插入意向锁.
这里主要讨论S锁,X锁,乐观锁与悲观锁.
(1) S锁与X锁
S锁与X锁是InnoDB引擎实现的两种标准行锁机制 .查看默认引擎可使用 show variables like '%storage_engine%';
作者的mysql版本为8.0.17,结果如下:

先建好测试库与测试表,很简单,表就两个字段. create database test; use test; create table a ( id int primary key auto_increment, money int );

Ⅰ.S锁
S锁也叫共享锁,读锁,数据只能被读取不能被修改. 玩一下,上锁! lock table a read;
然后.....

只能读不能改,删,也不能增.
Ⅱ.X锁
X锁也叫排他锁,写锁,一个事务对表加锁后,其他事务就不能对其进行加锁与增删查改操作.
设置手动提交,开启事务,上X锁. set autocmmmit=0; start transaction; lock table a write;

在开启另一个事务,使用select语句. set autocommit=0; start transaction; select * from a;

这里是阻塞select操作,因为一直都没释放X锁.

同样也不能再加锁,也是阻塞中.

回到原来那个加锁的事务,嗯,什么事也没有,正常读写.

释放锁后: unlock table;


在另一个事务中可以看到中断时间.
(2) 乐观锁与悲观锁
Ⅰ.乐观锁
乐观锁就是总是假设是最好的情况,每次去操作的时候都不会上锁,但在更新时会判断有没有其他操作去更新这个数据,是一种宽松的加锁机制. mysql本身没有提供乐观锁的支持,需要自己来实现,常用的方法有版本控制和时间戳控制两种. 版本控制 版本控制就是为表增加一个version字段,读取数据时连同这个version字段一起读出来,之后进行更新操作,版本号加1,再将提交的数据的版本号与数据库中的版本号进行比较,若提交的数据的版本号大于数据库中的版本号才会进行更新.
举个例子,假设此时version=1,A进行操作,更新数据后version=2,与此同时B也进行操作,更新数据后version=2,A先完成操作,率先将数据库中的version设置为2,此时B提交,B的version与数据库中的version一样,不接受B的提交. 时间戳控制 时间戳控制与版本控制差不多,把version字段改为timestamp字段 还有一种实现方法叫CAS算法,这个作者不怎么了解,有兴趣可以自行搜索.
Ⅱ.悲观锁
悲观锁就是总是假设最坏的情况,在整个数据处理状态中数据处于锁定状态,悲观锁的实现往往依靠数据库的锁机制.每次在拿到数据前都会上锁. mysql在调用一些语句时会上悲观锁,如(先关闭自动提交,开启事务): set autocommit=0; start transaction;

两个事务都这样操作,然后其中一个事务输入: select * from a where xxx for update;

在另一事务也这样输入:

这时语句会被阻塞,直到上锁的那个事务commit(解开悲观锁).


在另一事务中可以看到这个事务被阻塞了2.81s. *** lock in share mode.
也会加上悲观锁.
4 脏读,幻读,不可重复读与两类丢失更新
(1) 脏读
脏读是指一个事务读取到了另一事务未提交的数据,造成select前后数据不一致.
比如事务A修改了一些数据,但没有提交,此时事务B却读取了,这时事务B就形成了脏读,一般事务A的后续操作是回滚,事务B读取到了临时数值.
事务A 事务B 开始事务 开始事务
更新X,旧值X=1,新值X=2  
  读取X,X=2(脏读)
回滚X=1 结束事务(X=1)
  结束事务

(2) 幻读
幻读是指并不是指同一个事务执行两次相同的select语句得到的结果不同,而是指select时不存在某记录,但准备插入时发现此记录已存在,无法插入,这就产生了幻读.
事务A 事务B 开始事务 开始事务
select某个数据为空,准备插入一个新数据  
  插入一个新数据
  提交,结束事务
插入数据,发现插入失败,由于事务B已插入相同数据 结束事务
   

(3) 不可重复读
不可重复读指一个事务读取到了另一事务已提交的数据,造成select前后数据不一致. 比如事务A修改了一些数据并且提交了,此时事务B却读取了,这时事务B就形成了不可重复读.
事务A 事务B 开始事务 开始事务
读取X=1 读取X=1
更新X=2  
提交,结束事务  
   
读取X=2 结束事务

(4) 第一类丢失更新
第一类丢失更新就是两个事务同时更新一个数据,一个事务更新完毕并提交后,另一个事务回滚,造成提交的更新丢失.
事务A 事务B 开始事务 开始事务
读取X=1 读取X=1
修改X=2 修改X=3
  提交,结束事务
回滚 结束事务(X=1)
  X=1,X本应为提交的3

(5) 第二类丢失更新
第二类丢失更新就是两个事务同时更新一个数据,先更新的事务提交的数据会被后更新的事务提交的数据覆盖,即先更新的事务提交的数据丢失.
事务A 事务B 开始事务 开始事务
读取X=1 读取X=1
更新X=2  
提交事务,X=2,结束  
   
更新X=3 提交事务,X=3,事务A的更新丢失,结束

5 封锁协议与隔离级别
封锁协议就是在用X锁或S锁时制定的一些规则,比如锁的持续时间,锁的加锁时间等.不同的封锁协议对应不同的隔离级别.事务的隔离级别一共有4种,由低到高分别是Read uncommitted,Read committed,Repeatable read,Serializable,分别对应的相应的封锁协议等级.
(1) 一级封锁协议
一级封锁协议对应的是Read uncommitted隔离级别,Read uncommitted,读未提交,一个事务可以读取另一个事务未提交的数据,这是最低的级别.一级封锁协议本质上是在事务修改数据之前加上X锁,直到事务结束后才释放,事务结束包括正常结束(commit)与非正常结束(rollback).
一级封锁协议不会造成更新丢失,但可能引发脏读,幻读,不可重复读. 设置手动提交与事务隔离等级为read uncommited,并开启事务(注意要先设置事务等级再开启事务). set autocommit=0; set session transaction isolation level read uncommitted; start transaction;

(中间有一行打多了一个t可以忽略.....)
a.引发脏读
在一个事务中修改表中的值,不提交,另一个事务可以select到未提交的值.


出现了脏读.
b.引发幻读
在一个事务中插入一条数据,提交.

另一事务中select时没有,准备insert,但是insert时却提示已经存在.引发幻读.

c.引发不可重复读
未操作提交前:

另一事务修改并提交:

再次读:

引发不可重复读.
(2) 二级封锁协议
二级封锁协议本质上在一级协议的基础上(在修改数据时加X锁),在读数据时加上S锁,读完后立即释放S锁,可以避免脏读.但有可能出现不可重复读与幻读.二级封锁协议对应的是Read committed与Repeatable Read隔离级别.
先设置隔离等级 set session transaction isolation level read committed;
Ⅰ.Read committed
Read committed,读提交,读提交可以避免脏读,但可能出现幻读与不可重复读.
a.避免脏读
开启一个事务并更新值,在这个事务中money=100(更新后)

另一事务中money为未更新前的值,这就避免了脏读.

注意,事实上脏读在read committed隔离级别下是不被允许的,但是mysql不会阻塞查询,而是返回未修改之前数据的备份,这种机制叫MVCC机制(多版本并发控制).
b.引发幻读
在一个事务中插入数据并提交.

另一事务中不能插入"不存在"的数据,出现幻读.

c.引发不可重复读
事务修改并提交前:

事务修改并提交:

出现不可重复读.

Ⅱ.Repeatable read
Repeatable read比Read committed严格一点,是Mysql的默认级别,读取过程更多地受到MVCC影响,可防止不可重复读与脏读,但仍有可能出现幻读.
a.避免脏读
在一个事务中修改数据,不提交.

另一事务中两次select的结果都不变,没有出现脏读.

b.避免不可重复读
一个事务修改数据并提交.

另一事务中select的结果没有发生改变,即没有出现不可重复读.

c.引发幻读
同理,一个事务插入一条数据并提交.

另一个事务插入时出现幻读.

(3) 三级封锁协议
三级封锁协议,在一级封锁协议的基础上(修改时加X锁),读数据时加上S锁(与二级类似),但是直到事务结束后才释放S锁,可以避免幻读,脏读与不可重复读.三级封锁协议对应的隔离级别是Serializable.
先设置Serializable隔离级别 set session transaction isolation level serializable
a.避免脏读
设置事务隔离等级后开启事务并update,发现堵塞.从而避免了脏读.

b.避免幻读
插入时直接阻塞,避免了幻读.

c.避免不可重复读
在脏读的例子中可以知道,update会被堵塞,都不能提交事务,因此也避免了不可重复读.
6 两段锁协议
事务必须分为两个阶段对数据进行加锁与解锁,两端锁协议叫2PL(不是2PC),所有的加锁都在解锁之前进行.
(1) 加锁
加锁会在更新或者 select *** for update *** lock in share mode
时进行
(2) 解锁
解锁在事务结束时进行,事务结束包括rollback与commit.
7.最后
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参考链接 1: ACID1
2: ACID2
3: mysql的锁1
4: 乐观锁与悲观锁1
5: 乐观锁与悲观锁2
6: 乐观锁与悲观锁3
7: mysql修改事务隔离等级
8: mysql三级封锁与二段锁
9: 数据库封锁协议
10: mysql事务隔离机制1
11: mysql事务隔离机制2
12: mysql幻读
13: mysql脏读,不可重复读与幻读
14: mysql两段锁1
15: mysql两段锁2
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