【MySQL】MySQL的四種事務隔離級別

lhrbest發表於2017-07-09

【MySQL】MySQL的四種事務隔離級別



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扣了錢,B卻沒收到。

   3、隔離性(Isolation):同一時間,只允許一個事務請求同一資料,不同的事務之間彼此沒有任何干擾。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、永續性(Durability):事務完成後,事務對資料庫的所有更新將被儲存到資料庫,不能回滾。

  小結:原子性是事務隔離的基礎,隔離性和永續性是手段,最終目的是為了保持資料的一致性。

 

二、事務的併發問題

  1、髒讀:事務A讀取了事務B更新的資料,然後B回滾操作,那麼A讀取到的資料是髒資料

  2、不可重複讀:事務 A 多次讀取同一資料,事務 B 在事務A多次讀取的過程中,對資料作了更新並提交,導致事務A多次讀取同一資料時,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就在這個時候插入了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,就好像發生了幻覺一樣,這就叫幻讀。

  小結:不可重複讀的和幻讀很容易混淆,不可重複讀側重於修改,幻讀側重於新增或刪除。解決不可重複讀的問題只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 髒讀 不可重複讀 幻讀
讀未提交(read-uncommitted)
不可重複讀(read-committed)
可重複讀(repeatable-read)
序列化(serializable)

 

 

 

 

 

mysql預設的事務隔離級別為repeatable-read

 

四、用例子說明各個隔離級別的情況

  1、讀未提交:

    (1)開啟一個客戶端A,並設定當前事務模式為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,開啟另一個客戶端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已經更新的資料:

 

    (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查詢到的資料其實就是髒資料:

 

     (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,資料的一致性沒問啊,如果你這麼想就太天真 了,在應用程式中,我們會用400-50=350,並不知道其他會話回滾了,要想解決這個問題可以採用讀已提交的隔離級別

 

  2、讀已提交

    (1)開啟一個客戶端A,並設定當前事務模式為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,開啟另一個客戶端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已經更新的資料,解決了髒讀問題:

 

    (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,即產生了不可重複讀的問題,在應用程式中,假設我們處於客戶端A的會話,查詢到lilei的balance為450,但是其他事務將lilei的balance值改為400,我們並不知道,如果用450這個值去做其他操作,是有問題的,不過這個概率真的很小哦,要想避免這個問題,可以採用可重複讀的隔離級別

 

   3、可重複讀

     (1)開啟一個客戶端A,並設定當前事務模式為repeatable read,查詢表account的初始值:

    (2)在客戶端A的事務提交之前,開啟另一個客戶端B,更新表account並提交,客戶端B的事務居然可以修改客戶端A事務查詢到的行,也就是mysql的可重複讀不會鎖住事務查詢到的行,這一點出乎我的意料,sql標準中事務隔離級別為可重複讀時,讀寫操作要鎖行的,mysql居然沒有鎖,我了個去。在應用程式中要注意給行加鎖,不然你會以步驟(1)中lilei的balance為400作為中間值去做其他操作

    (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,沒有出現不可重複讀的 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,資料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開啟事務,查詢表account的初始值

 mysql> start transaction;
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,新增一條資料,其中balance欄位值為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,居然變成了19300,這是因為把客戶端B的600算進去了

,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了,多了600塊,這就是幻讀,站在開發者的角度,資料的 一致性並沒有破壞。但是在應用程式中,我們得程式碼可能會把18700提交給使用者了,如果你一定要避免這情況小概率狀況的發生,那麼就要採取下面要介紹的事務隔離級別“序列化”

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.序列化

    (1)開啟一個客戶端A,並設定當前事務模式為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)開啟一個客戶端B,並設定當前事務模式為serializable,插入一條記錄報錯,表被鎖了插入失敗,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,這種隔離級別併發性極低,往往一個事務霸佔了一張表,其他成千上萬個事務只有乾瞪眼,得等他用完提交才可以使用,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規範所規定的標準,不同的資料庫具體的實現可能會有些差異

  2、mysql中預設事務隔離級別是可重複讀時並不會鎖住讀取到的行

  3、事務隔離級別為序列化時,讀取資料會鎖住整張表

  4、閱讀此文時,如果站在開發者的角度,也許會覺得不可重複讀和幻讀,在邏輯上並沒有什麼問題,最終資料仍然是一致的,但是站在使用者的角度,他們通常只能看到一個事務(只能看到客戶端A,不知道客戶端B這個臥底的存在),而不會考慮事務併發執行的現象,一旦出現同一資料多次讀取結果不同,或者憑空出現新記錄,他們可能會產生疑慮,這是使用者體驗的問題。

  5.事務在mysql中執行時,最終的結果不會出現資料的一致性的問題,因為在一個事務中,mysql執行某個操作未必會使用前一個操作的中間結果,它會根據其他併發事務的實際情況採來處理,看起來不合邏輯,但是保證了資料的一致性 ;但是事務在應用程式中執行時,一個操作的結果會被下一個操作用到,並進行其他的計算。這是我們得小心,可重複讀的時候應該鎖行,序列化時 要鎖表,不然會破壞資料的一致性。

  6、事務在mysql中執行時,mysql會根據各個事務的實際情況綜合處理,導致資料的一致性沒有被破壞,但是應用程式時按照邏輯套路來出牌,並沒有mysql聰明,難免會出現資料的一致性問題。

  7、隔離級別越高,越能保證資料的完整性和一致性,但是對併發效能的影響也越大,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,它能夠避免髒讀取,而且具有較好的併發效能。儘管它會導致不可重複讀、幻讀這些併發問題,在可能出現這類問題的個別場合,可以由應用程式採用悲觀鎖或樂觀鎖來控制。






Innodb幻讀的各種姿勢

 2017-07-01 吳炳錫 

導讀


認識幻讀,瞭解在應用開發中,高併發情況下可能造成的資料不一致問題。


----MySQL支援事務隔離級別----

MySQL預設事務隔離級別: REPEATABLE READ 為了提高併發度建議調整為:READ COMMITTED.

MySQL支援事務隔離級別

  • 未提交讀(READ UNCOMMITTED):另一個事務修改了資料,但尚未提交,而本事務中的SELECT會讀到這些未被提交的資料(髒讀)。

  • 提交讀(READ COMMITTED):本事務讀取到的是最新的資料(其他事務提交後的)。問題是,在同一個事務裡,前後兩次相同的SELECT會讀到不同的結果(不重複讀)。

  • 可重複讀(REPEATABLE READ):在同一個事務裡,SELECT的結果是事務開始時時間點的狀態,因此,同樣的SELECT操作讀到的結果會是一致的。但是,會有幻讀現象。

  • 序列化(SERIALIZABLE):讀操作會隱式獲取共享鎖,可以保證不同事務間的互斥。(這個表級高了的序列控制,不是例項級別的)

  • ----重點名詞解析----

  • 髒讀: 最容易理解。 另一個事務修改的資料,還沒提交,而本事務中的SELECT語句讀取到資料。

  • 不可重複讀(提交讀): 把髒讀搞定後,可能會遇到另一個問題,提交讀。 事務中兩次同樣的SELECT語句讀取到不同的結果。

  • 幻讀(一致性讀):解決不可重複讀的問題後,可以保證同一個事情裡,查詢的結果都是事務開始的狀態(一致性)。但是,如果另一個事務同時提交了資料,本事務更新時,就會驚奇的發現,這些資料好象是之前讀到的。

三組實驗


一、準備實驗環境

create database zst;
use zst;
create table a1(
id int not null,
name varchar(32),
primary key (id)) engine=innodb;
確認事務隔離級別在rr下
mysql> select @@global.tx_isolation, @@tx_isolation;
+———————————-+————————-+
| @@global.tx_isolation | @@tx_isolation  |
+———————————-+————————-+
| REPEATABLE-READ       | REPEATABLE-READ |
+———————————-+————————-+

二、開始實驗

1、實驗一

session 1 session 2
begin; select * from a1; 
Empty set (0.01 sec)
begin;

insert into a1 values(1,’zhishutang.com’);
select * from a1;
Empty set (0.01 sec)


commit;
select * from a1;
Empty set (0.01 sec)

insert into a1 values(1,’wubx’);
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry ‘1’ for key ‘PRIMARY’
_

實驗結果:查的沒資料,但實際寫入失敗!!! 還好是寫入失敗,因而不會影響太大。

2、實驗二

這次來一個更猛一點的:

session 1 session 2
truncate a1 ;
insert into a1 values(1,’a1’),(2,’a2’),(3,’a3’);

begin; begin;
select * from a1 select * from a1;
1, a1
2,   a2
3, a3 
3 rows in set (0.00 sec)
1, a1
2,   a2
3, a3 
3 rows in set (0.00 sec)

delete from a1 where id=1;
commit;
select * from a1 select * from a1;
1, a1
2,   a2
3, a3 
3 rows in set (0.00 sec)
2,   a2
3, a3 
2 rows in set (0.00 sec)
update a1 set name=’wubx’;
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)
Rows matched: 2  Changed: 2  Warnings: 0

select * from a1 select * from a1;
1, a1
2,   wubx
3, wubx 
3 rows in set (0.00 sec)
2,   a2
3, a3 
2 rows in set (0.00 sec)
commit 
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
_

實驗結果:天殺的update更新,提示成功,卻看到一行老資料,不管更新幾次,那個老資料還在。commit後消失原來那行老資料丟失。  

另外,該過程也適用於insert:

session 1 session 2
truncate a1 ;
begin; begin;
insert into a1 values(1,’a1’); insert into a1 values(2,’abc’);
select * from a1 select * from a1
1, a1 2,abc

commit
select * from a1 select * from a1
1, a1 2,abc
update a1 set name=’zhishutang.com’;
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)
Rows matched: 2  Changed: 2  Warnings: 0

select * from a1 select * from a1
1, zhishutang.com
2, zhishutang.com
2.abc
rollback
select * from a1 select * from a1
2, abc 2, abc

實驗結果:在本操作中,Session 1是讀取到一條,但做一個次update更新後可以看到2條記錄,這個也可以說是事務的一個幻讀,但這個事務並沒有被破壞,rollback還能把Session 1的操作撤掉。

附:其實這種情形在官方手冊裡也有標註,如下:

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-consistent-read.html
The snapshot of the database state applies to SELECT statements within a transaction, not necessarily to DML statements. If you insert or modify some rows and then commit that transaction, a DELETE or UPDATE statement issued from another concurrent REPEATABLE READ transaction could affect those just-committed rows, even though the session could not query them. If a transaction does update or delete rows committed by a different transaction, those changes do become visible to the current transaction.

3、實驗三

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-consistent-read.html
If you want to see the “freshest” state of the database, use either the READ COMMITTED isolation level or a locking read:

session 1 session 2
insert into a1 values(1,’a1’); insert into a1 values(2,’abc’);
1, a1 2,abc

commit
select * from a1 select * from a1
1, a1 2,abc

commit
select * from a1
1,a1
select * from a1 lock in share mode;
1,a1 
2, abc

select * from a1 for update;
1,a1 
2, abc

select * from a1
1,a1 _

總結



1、在RR隔離級別下可以得到一致性的讀。

2、對於DML操作,容易出現幻讀問題,在程式設計時,需要注意並行設計這塊

3、事務處理中,為了得到新資料,也可以考慮利用顯式鎖的形式來獲取最新資料。

4、特別注意該表在事務操作中會Block DDL操作。—這個沒補實驗,各位自補。


更多資訊可參考以下連結:

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-consistent-read.html






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