MySQL老大难事务和锁，一次性讲清楚！

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本文主要内容是根据掘金小册《从根儿上理解 MySQL》整理而来。如想详细了解，建议购买掘金小册阅读。

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什么是事务

事务的四大特性

1. 原子性（Atomicity） 原子性是指对数据库的一系列操作，要么全部成功，要么全部失败，不可能出现部分成功的情况。以转账场景为例，一个账户的余额减少，另一个账户的余额增加，这两个操作一定是同时成功或者同时失败的。
2. 一致性（Consistency） 一致性是指数据库的完整性约束没有被破坏，在事务执行前后都是合法的数据状态。这里的一致可以表示数据库自身的约束没有被破坏，比如某些字段的唯一性约束、字段长度约束等等；还可以表示各种实际场景下的业务约束，比如上面转账操作，一个账户减少的金额和另一个账户增加的金额一定是一样的。
3. 隔离性（Isolation） 隔离性指的是多个事务彼此之间是完全隔离、互不干扰的。隔离性的最终目的也是为了保证一致性。
4. 持久性（Durability） 持久性是指只要事务提交成功，那么对数据库做的修改就被永久保存下来了，不可能因为任何原因再回到原来的状态。

事务的状态

1. 活动的（active） 当事务对应的数据库操作正在执行过程中，则该事务处于活动状态。
2. 部分提交的（partially committed） 当事务中的最后一个操作执行完成，但还未将变更刷新到磁盘时，则该事务处于部分提交状态。
3. 失败的（failed） 当事务处于活动或者部分提交状态时，由于某些错误导致事务无法继续执行，则事务处于失败状态。
4. 中止的（aborted） 当事务处于失败状态，且回滚操作执行完毕，数据恢复到事务执行之前的状态时，则该事务处于中止状态。
5. 提交的（committed） 当事务处于部分提交状态，并且将修改过的数据都同步到磁盘之后，此时该事务处于提交状态。

事务隔离级别

CREATE table hero (    number INT,    name VARCHAR(100),    country varchar(100),    pRIMARY KEY (number)) Engine=InnoDb CHARSET=utf8;

事务并发执行遇到的问题

• 脏写（Dirty Write） 脏写是指一个事务修改了其它事务未提交的数据。
  如上图，Session A和Session b各开启了一个事务，Session b中的事务先将number列为1的记录的name列更新为'关羽'，然后Session A中的事务接着又把这条number列为1的记录的name列更新为张飞。如果之后Session b中的事务进行了回滚，那么Session A中的更新也将不复存在，这种现象就称之为脏写。
• 脏读（Dirty Read） 脏读是指一个事务读到了其它事务未提交的数据。
  如上图，Session A和Session b各开启了一个事务，Session b中的事务先将number列为1的记录的name列更新为'关羽'，然后Session A中的事务再去查询这条number为1的记录，如果读到列name的值为'关羽'，而Session b中的事务稍后进行了回滚，那么Session A中的事务相当于读到了一个不存在的数据，这种现象就称之为脏读。
• 不可重复读（Non-Repeatable Read） 不可重复读指的是在一个事务执行过程中，读取到其它事务已提交的数据，导致两次读取的结果不一致。
  如上图，我们在Session b中提交了几个隐式事务(mysql会自动为增删改语句加事务)，这些事务都修改了number列为1的记录的列name的值，每次事务提交之后，如果Session A中的事务都可以查看到最新的值，这种现象也被称之为不可重复读。
• 幻读（phantom） 幻读是指的是在一个事务执行过程中，读取到了其他事务新插入数据，导致两次读取的结果不一致。
  如上图，Session A中的事务先根据条件number > 0这个条件查询表hero，得到了name列值为'刘备'的记录；之后Session b中提交了一个隐式事务，该事务向表hero中插入了一条新记录；之后Session A中的事务再根据相同的条件number > 0查询表hero，得到的结果集中包含Session b中的事务新插入的那条记录，这种现象也被称之为幻读。

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不可重复读和幻读的区别在于不可重复读是读到的是其他事务修改或者删除的数据，而幻读读到的是其它事务新插入的数据。

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四种隔离级别

• READ UNCOMMITTED：未提交读。
• READ COMMITTED：已提交读。
• REpEAtable READ：可重复读。
• SERIALIZAbLE：串行化。

MVCC

版本链

1. trx_id：事务id。每次修改某行记录时，都会把该事务的事务id赋值给trx_id隐藏列。
2. roll_pointer：回滚指针。每次修改某行记录时，都会把undo日志地址赋值给roll_pointer隐藏列。

ReadView

• m_ids：表示在生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务的事务id列表。
• min_trx_id：表示在生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务中最小的事务id，也就是m_ids中的最小值。
• max_trx_id：表示生成ReadView时系统中应该分配给下一个事务的id值。
• creator_trx_id：表示生成该ReadView事务的事务id。

1. 如果被访问版本的trx_id属性值与ReadView中的creator_trx_id值相同，意味着当前事务在访问它自己修改过的记录，所以该版本可以被当前事务访问。
2. 如果被访问版本的trx_id属性值小于ReadView中的min_trx_id值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView前已经提交，所以该版本可以被当前事务访问。
3. 如果被访问版本的trx_id属性值大于或等于ReadView中的max_trx_id值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView后才开启，所以该版本不可以被当前事务访问。
4. 如果被访问版本的trx_id属性值在ReadView的min_trx_id和max_trx_id之间，那就需要判断一下trx_id属性值是不是在m_ids列表中，如果在，说明创建ReadView时生成该版本的事务还是活跃的，该版本不可以被访问；如果不在，说明创建ReadView时生成该版本的事务已经被提交，该版本可以被访问。

锁

1. 读-读 即并发事务同时访问同一行数据记录。由于两个事务都进行只读操作，不会对记录造成任何影响，因此并发读完全允许。
2. 写-写 即并发事务同时修改同一行数据记录。这种情况下可能导致脏写问题，这是任何情况下都不允许发生的，因此只能通过加锁实现，也就是当一个事务需要对某行记录进行修改时，首先会先给这条记录加锁，如果加锁成功则继续执行，否则就排队等待，事务执行完成或回滚会自动释放锁。
3. 读-写 即一个事务进行读取操作，另一个进行写入操作。这种情况下可能会产生脏读、不可重复读、幻读。最好的方案是读操作利用多版本并发控制（MVCC），写操作进行加锁。

锁的粒度

1. 行级锁：作用在数据行上，锁的粒度比较小。
2. 表级锁：作用在整张数据表上，锁的粒度比较大。

锁的分类

1. 共享锁(Shared Locks)：简称S锁，在事务要读取一条记录时，需要先获取该记录的S锁。S锁可以在同一时刻被多个事务同时持有。我们可以用select ...... lock in share mode;的方式手工加上一把S锁。
2. 排他锁(Exclusive Locks)：简称X锁，在事务要改动一条记录时，需要先获取该记录的X锁。X锁在同一时刻最多只能被一个事务持有。X锁的加锁方式有两种，第一种是自动加锁，在对数据进行增删改的时候，都会默认加上一个X锁。还有一种是手工加锁，我们用一个FOR UpDATE给一行数据加上一个X锁。

InnoDb中的表级锁

1. AUTO-INC锁：在执行插入语句的时先加上表级别的AUTO-INC锁，插入执行完成后立即释放锁。如果我们的插入语句在执行前无法确定具体要插入多少条记录，比如INSERT ... SELECT这种插入语句，一般采用AUTO-INC锁的方式。
2. 轻量级锁：在插入语句生成AUTO_INCREMENT值时先才获取这个轻量级锁，然后在AUTO_INCREMENT值生成之后就释放轻量级锁。如果我们的插入语句在执行前就可以确定具体要插入多少条记录，那么一般采用轻量级锁的方式对AUTO_INCREMENT修饰的列进行赋值。这种方式可以避免锁定表，可以提升插入性能。

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mysql默认根据实际场景自动选择加锁方式，当然也可以通过innodb_autoinc_lock_mode强制指定只使用其中一种。

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InnoDb中的行级锁

• 记录锁(Record Locks) 所谓记录，就是指聚簇索引中真实存放的数据，比如上面的1、4、7、10都是记录。
  显然，记录锁就是直接锁定某行记录。当我们使用唯一性的索引(包括唯一索引和聚簇索引)进行等值查询且精准匹配到一条记录时，此时就会直接将这条记录锁定。例如select * from t where id =4 for update;就会将0.17391304347826086" data-type="jpeg" data-w="713" src="/uploads/ueditor/20210420/1-210420155R2422.jpg?"  data-backw="552" data-backh="96"  />

  同理，间隙锁就是锁定某些间隙区间的。当我们使用用等值查询或者范围查询，并且没有命中任何一个record，此时就会将对应的间隙区间锁定。例如select * from t where id =3 for update;或者select * from t where id > 1 and id < 4 for update;就会将(1,4)区间锁定。
• 临键锁(Next-Key Locks) 临键指的是间隙加上它右边的记录组成的左开右闭区间。比如上述的(1,4]、(4,7]等。
  临键锁就是记录锁(Record Locks)和间隙锁(Gap Locks)的结合，即除了锁住记录本身，还要再锁住索引之间的间隙。当我们使用范围查询，并且命中了部分record记录，此时锁住的就是临键区间。注意，临键锁锁住的区间会包含最后一个record的右边的临键区间。例如select * from t where id > 5 and id <= 7 for update;会锁住(4,7]、(7,+∞)。mysql默认行锁类型就是临键锁(Next-Key Locks)。当使用唯一性索引，等值查询匹配到一条记录的时候，临键锁(Next-Key Locks)会退化成记录锁；没有匹配到任何记录的时候，退化成间隙锁。

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