mysql的ACID 特性

在关系型数据库管理系统中，一个逻辑工作单元要成为事务，必须满足这 4 个特性，即所谓的 ACID：
原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。

原子性

原子性:事务是一个原子操作单元，其对数据的修改，要么全都执行，要么全都不执行。

• 事务如果提交了，如果此时Buffer Pool的脏页没有刷盘，可以通过Redo日记使数据生效。
• 如果事务没有提交，但是Buffer Pool的脏页刷盘了，可以通过Undo日志撤销数据。
  每写一个事务，都会修改BufferPool，从而产生相应的Redo/Undo日志，在BufferPool中的页被刷到磁盘之前，这些日志信息都会写入到日志文件中，如果Buffer Pool中的脏页没有刷新成功，此时数据库挂了，那在数据库再次启动之后，可以通过Redo日志将其恢复出来，以保证脏页写的数据不会丢失。如果脏页刷新成功，此时数据库挂了，就需要通过Undo日志实现撤销操作了。

持久性

持久性：指的是一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的，后续的操作或故障不
应该对其有任何影响，不会丢失。
一个提交动作触发的操作有：BinLog日志记录、发送BinLog、存储引擎提交、flush_logs、check_point事务提交标记等。这些都是保证数据库数据完整性、持久化的方式。

隔离性

隔离性：指的是一个事务的执行不能被其他事务干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对其他的并
发事务是隔离的。
InnoDB 支持的隔离性有 4 种，隔离性从低到高分别为：读未提交、读提交、可重复读、可串行化。锁
和多版本控制（MVCC）技术就是用于保障隔离性的（后面课程详解）。

一致性

一致性：指的是事务开始之前和事务结束之后，数据库的完整性限制未被破坏。一致性包括两方面的内
容，分别是约束一致性和数据一致性。

• 约束一致性：创建表结构时所指定的外键、Check、唯一索引等约束，可惜在 MySQL 中不支持
  Check 。
• 数据一致性：是一个综合性的规定，因为它是由原子性、持久性、隔离性共同保证的结果，而不是
  单单依赖于某一种技术。

一致性也可以理解为数据的完整性。数据的完整性是通过原子性、隔离性、持久性来保证的，而这3个
特性又是通过 Redo/Undo 来保证的。逻辑上的一致性，包括唯一索引、外键约束、check 约束，这属
于业务逻辑范畴。

mysql的事务控制的演进

并发事务带来的问题

事务并发处理可能会带来一些问题，比如：更新丢失、脏读、不可重复读、幻读等。

• 更新丢失
  当两个或多个事务更新同一行记录，会产生更新丢失现象。可以分为回滚覆盖和提交覆盖。

1. 回滚覆盖：一个事务回滚操作，把其他事务已提交的数据给覆盖了。
2. 提交覆盖：一个事务提交操作，把其他事务已提交的数据给覆盖了。

• 脏读
  一个事务读取到了另一个事务修改但未提交的数据。
• 不可重复读
  一个事务中多次读取同一行记录不一致，后面读取的跟前面读取的不一致。
• 幻读
  一个事务中多次按相同条件查询，结果不一致。后续查询的结果和面前查询结果不同，多了或少了
  几行记录。

解决并发事务问题一(排队)

简单的方法，就是完全顺序执行所有事务的数据库操作，不需要加锁，简单的说就是全局排队。序列
化执行所有的事务单元，数据库某个时刻只处理一个事务操作，特点是强一致性，处理性能低。

解决并发事务问题二( 排他锁)

引入锁之后就可以支持并发处理事务，如果事务之间涉及到相同的数据项时，会使用排他锁，或叫互斥
锁，先进入的事务独占数据项以后，其他事务被阻塞，等待前面的事务释放锁。

注意，在整个事务1结束之前，锁是不会被释放的，所以，事务2必须等到事务1结束之后开始。

解决并发事务问题三(读写锁)

读和写操作：读读、写写、读写、写读。
读写锁就是进一步细化锁的颗粒度，区分读操作和写操作，让读和读之间不加锁，这样下面的两个事务
就可以同时被执行了。

读写锁，可以让读和读并行，而读和写、写和读、写和写这几种之间还是要加排他锁。

解决并发事务问题四(MVCC)

多版本控制MVCC，也就是Copy on Write的思想。MVCC除了支持读和读并行，还支持读和写、写和读
的并行，但为了保证一致性，写和写是无法并行的。

在事务1开始写操作的时候会copy一个记录的副本，其他事务读操作会读取这个记录副本，因此不会影
响其他事务对此记录的读取，实现写和读并行。

MVCC如何保证mysql的并发事务

MVCC概念

MVCC（Multi Version Concurrency Control）被称为多版本控制，是指在数据库中为了实现高并发的
数据访问，对数据进行多版本处理，并通过事务的可见性来保证事务能看到自己应该看到的数据版本。
多版本控制很巧妙地将稀缺资源的独占互斥转换为并发，大大提高了数据库的吞吐量及读写性能。
如何生成的多版本？每次事务修改操作之前，都会在Undo日志中记录修改之前的数据状态和事务号，
该备份记录可以用于其他事务的读取，也可以进行必要时的数据回滚。

MVCC实现原理

MVCC最大的好处是读不加锁，读写不冲突。在读多写少的系统应用中，读写不冲突是非常重要的，极
大的提升系统的并发性能，这也是为什么现阶段几乎所有的关系型数据库都支持 MVCC 的原因，不过目
前MVCC只在 Read Commited 和 Repeatable Read 两种隔离级别下工作。
在 MVCC 并发控制中，读操作可以分为两类: 快照读（Snapshot Read）与当前读 （Current Read）。

• 快照读：读取的是记录的快照版本（有可能是历史版本），不用加锁。（select）
• 当前读：读取的是记录的最新版本，并且当前读返回的记录，都会加锁，保证其他事务不会再并发
  修改这条记录。（select… for update 或lock in share mode，insert/delete/update）

为了让大家更直观地理解 MVCC 的实现原理，举一个记录更新的案例来讲解 MVCC 中多版本的实现。
假设 F1～F6 是表中字段的名字，1～6 是其对应的数据。后面三个隐含字段分别对应该行的隐含ID、事
务号和回滚指针，如下图所示。

具体的更新过程如下：
假如一条数据是刚 INSERT 的，DB_ROW_ID 为 1，其他两个字段为空。当事务 1 更改该行的数据值
时，会进行如下操作，如下图所示。

• 用排他锁锁定该行；记录 Redo log；
• 把该行修改前的值复制到 Undo log，即图中下面的行；
• 修改当前行的值，填写事务编号，使回滚指针指向 Undo log 中修改前的行。

接下来事务2操作，过程与事务 1 相同，此时 Undo log 中会有两行记录，并且通过回滚指针连在一
起，通过当前记录的回滚指针回溯到该行创建时的初始内容，如下图所示。

MVCC已经实现了读读、读写、写读并发处理，如果想进一步解决写写冲突，可以采用下面两种方案：
乐观锁、悲观锁

事务隔离级别

隔离级别类型

前面提到的“更新丢失”、”脏读”、“不可重复读”和“幻读”等并发事务问题，其实都是数据库一致性问题，
为了解决这些问题，MySQL数据库是通过事务隔离级别来解决的，数据库系统提供了以下 4 种事务隔
离级别供用户选择。

• 读未提交
  Read Uncommitted 读未提交：解决了回滚覆盖类型的更新丢失，但可能发生脏读现象，也就是
  可能读取到其他会话中未提交事务修改的数据。
• 已提交读
  Read Committed 读已提交：只能读取到其他会话中已经提交的数据，解决了脏读。但可能发生
  不可重复读现象，也就是可能在一个事务中两次查询结果不一致。
• 可重复度
  Repeatable Read 可重复读：解决了不可重复读，它确保同一事务的多个实例在并发读取数据
  时，会看到同样的数据行。不过理论上会出现幻读，简单的说幻读指的的当用户读取某一范围的数
  据行时，另一个事务又在该范围插入了新行，当用户在读取该范围的数据时会发现有新的幻影行。
• 可串行化
  Serializable 串行化：所有的增删改查串行执行。它通过强制事务排序，解决相互冲突，从而解决
  幻度的问题。这个级别可能导致大量的超时现象的和锁竞争，效率低下。

数据库的事务隔离级别越高，并发问题就越小，但是并发处理能力越差（代价）。读未提交隔离级别最
低，并发问题多，但是并发处理能力好。以后使用时，可以根据系统特点来选择一个合适的隔离级别，
比如对不可重复读和幻读并不敏感，更多关心数据库并发处理能力，此时可以使用Read Commited隔
离级别。
事务隔离级别，针对Innodb引擎，支持事务的功能。像MyISAM引擎没有关系。

事务隔离级别和锁的关系

1. 事务隔离级别是SQL92定制的标准，相当于事务并发控制的整体解决方案，本质上是对锁和MVCC使用的封装，隐藏了底层细节。
2. 锁是数据库实现并发控制的基础，事务隔离性是采用锁来实现，对相应操作加不同的锁，就可以防
   止其他事务同时对数据进行读写操作。
3. 对用户来讲，首先选择使用隔离级别，当选用的隔离级别不能解决并发问题或需求时，才有必要在
   开发中手动的设置锁。
   MySQL默认隔离级别：可重复读
   Oracle、SQLServer默认隔离级别：读已提交
   一般使用时，建议采用默认隔离级别，然后存在的一些并发问题，可以通过悲观锁、乐观锁等实现处
   理。

MySQL隔离级别控制

MySQL默认的事务隔离级别是Repeatable Read，查看MySQL当前数据库的事务隔离级别命令如下：

show variables like 'tx_isolation';

或者

select @@tx_isolation;

设置事务隔离级别可以如下命令：

set tx_isolation='READ-UNCOMMITTED';
set tx_isolation='READ-COMMITTED';
set tx_isolation='REPEATABLE-READ';
set tx_isolation='SERIALIZABLE';