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事务Transaction是指一组操作被看作是一个不可分割的工作单元这组操作要么全部执行成功要么全部执行失败。事务的特性通常用 ACID 四个单词来描述它们分别代表原子性Atomicity、一致性Consistency、隔离性Isolation和持久性Durability。
原子性事务是一个原子操作它要么全部完成要么全部不完成不会出现部分完成的情况。如果在事务执行过程中出现了错误所有的修改将会被回滚Rollback到事务开始前的状态不会对数据产生影响。一致性在事务开始和结束时数据库都必须保持一致性状态。事务开始前和结束后数据库的完整性约束没有被破坏所有的数据都应该合法。隔离性多个事务之间的操作是相互隔离的每个事务都感觉不到其他事务的存在。隔离级别可以通过设置来控制事务的隔离程度例如读未提交、读已提交、可重复读和串行化等级别。持久性事务完成后对于数据的修改应该永久保存在数据库中即使系统故障或者断电等异常情况也不应该丢失。
2.事务的隔离级别
事务隔离级别是指多个事务之间的隔离程度它决定了一个事务在修改数据时对其他事务的影响以及读取数据时能够看到其他事务的哪些修改。
MySQL 支持四种标准的隔离级别分别是 读未提交Read Uncommitted允许脏读一个事务可以读取到另一个未提交的事务修改的数据会出现幻读、不可重复读和脏读等问题。 读提交Read Committed只能读取到已经提交的数据但是在同一个事务中多次读取同一数据可能会得到不同的结果也会出现幻读问题。 可重复读Repeatable Read保证了同一个事务中多次读取同一数据结果相同但是在事务执行过程中会出现新插入的数据无法读取到的问题即幻读问题。 串行化Serializable强制事务串行执行避免了脏读、不可重复读和幻读问题但是会大大降低数据库的并发性能。
在实际应用中应根据业务的特点和数据的一致性需求选择合适的隔离级别。一般情况下推荐使用可重复读隔离级别。
隔离级别脏读不可重复读幻读READ-UNCOMMITTED√√√READ-COMMITTED×√√REPEATABLE-READ××√SERIALIZABLE×××
3.一致性视图read-view
InnoDB通过构造一致性视图来实现RC和RR隔离级别。在RC和RR隔离级别下事务只能看到在启动该事务时已经提交的数据也就是说只能看到在该事务启动瞬间对事务的隔离级别所允许的操作已经完成的数据。为了实现这一点InnoDB使用了一致性视图机制通过保存当前活跃事务的ID和启动瞬间已提交的事务ID构建一致性视图然后在查询时使用该视图来确定可见的数据版本。因此使用一致性视图机制InnoDB可以提供高效的RC和RR隔离级别实现。
4.事务隔离是如何实现的
在MySQL中实际上每条记录在更新的时候都会同时记录一条回滚操作。记录上的最新值通过回滚操作都可以得到前一个状态的值。同一条记录在系统中可以存在多个版本这就是数据库的多版本并发控制MVCC。
5.回滚日志什么时候会被删除
系统会判断当没有事务需要用到这些回滚日志的时候回滚日志会被删除。
具体来说当一个事务提交时如果当前系统中没有其他事务需要使用该事务的回滚日志则该事务的回滚日志就可以被删除。如果还有其他事务需要使用该事务的回滚日志则该回滚日志会被保留直到所有依赖该回滚日志的事务都提交或者回滚。
6.为什么尽量不要使用长事务?
长事务在数据库中长时间占用锁资源会导致锁等待和死锁等问题影响系统的并发性能和稳定性。
具体来说长事务会对回滚日志和MVCC机制造成影响。在数据库中每个事务都有一个唯一的事务 ID每次更新操作都会在回滚日志中记录一条对应的回滚操作用于在事务回滚时恢复数据的一致性。而长事务会使得回滚日志中的回滚操作不断累积占用大量磁盘空间。同时长事务中的事务视图也会一直存在这会使得数据库中的版本链表越来越长导致查询时的性能下降。
另外长事务还会增加数据库的故障恢复成本。当数据库出现故障需要恢复时如果存在长事务那么需要将这些长事务中所有的操作都回滚这会导致恢复时间变长。
因此尽量不要使用长事务可以将事务尽早提交或者分成多个较短的事务来完成操作。
7.事务是如何实现的MVCC呢?
事务的实现基于多版本并发控制MVCC的机制。在 InnoDB 存储引擎中每个行都有一个隐藏的字段用于存储行的创建时间和删除时间这个字段的名称是 transaction_id。当行被更新或删除时事务会将一个新的版本写入磁盘但原来的版本并不会被删除而是标记为已删除同时为这个新版本分配一个新的 transaction_id。
在事务开始之前会为该事务分配一个唯一的事务 IDtransaction_id同时会记录一个 up_limit_id表示在当前事务开始之前已经提交的最大事务 ID。在快照读中事务会创建一个视图用于保存当前事务在执行快照读时数据库的状态这个视图也称为一致性视图consistent read view。这个视图是根据当前事务的 transaction_id 和 up_limit_id 计算出来的它定义了当前事务能够看到哪些行的版本。
在执行快照读时如果行的 transaction_id 小于等于当前事务的 up_limit_id那么这行的版本是可见的。否则这行的版本是不可见的。通过这种机制InnoDB 实现了快照读。
在当前读中事务会获取一个共享锁或排它锁来锁定要修改的行这样其他事务就不能同时修改这行。在当前读时如果一个行的 transaction_id 大于当前事务的 up_limit_id那么该行的最新版本需要被读取并加锁以保证在这个事务内看到的是最新的版本。为了避免幻读InnoDB 使用了间隙锁gap lock来锁定一定范围内的行从而保证事务内看到的是连续的一段数据。
总之事务在 InnoDB 中实现了多版本并发控制MVCC的机制通过记录每个行的创建时间和删除时间以及每个事务的 transaction_id 和 up_limit_id 来实现快照读和当前读。
8.什么是快照读和当前读
快照读Snapshot Read是指在读取数据的过程中不会对数据的修改产生干扰。通常使用MVCC多版本并发控制来实现即读取数据库中某一时刻的快照而不受其他并发事务的影响。
在InnoDB中快照读通常使用SELECT语句进行其实现方式是通过在一致性视图Consistent Read View中找到符合条件的数据行版本。而一致性视图是事务启动时创建的包含了所有已提交的事务和未提交的当前事务。在快照读期间如果其他事务对数据行进行了修改那么读取的数据行版本将不会受到影响。
当前读Current Read是指在读取数据的过程中同时对数据进行修改也就是读取并锁定了数据行确保其他并发事务无法修改该数据行。当前读通常使用SELECT...FOR UPDATE或SELECT...FOR SHARE语句进行其中SELECT...FOR UPDATE会对选中的数据行进行加锁SELECT...FOR SHARE则会对选中的数据行进行共享锁。
当前读与快照读的区别在于当前读会锁定数据行因此可能会阻塞其他并发事务而快照读则不会锁定数据行不会产生阻塞。选择使用哪种读取方式应该根据实际业务需求和数据访问模式来决定。
9.为什么rr能实现可重复读而rc不能
分两种情况
(1)快照读的情况下,rr不能更新事务内的up_limit_id, 而rc每次会把up_limit_id更新为快照读之前最新已提交事务的transaction id,则rc不能可重复读 (2)当前读的情况下,就是读的时候加锁保证是最新版本,rr是利用record lockgap lock来实现的,而rc没有gap,所以rc不能可重复读
