MySQL事务的隔离级别与并发问题

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白菜1031
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    MySQL事务的隔离级别与并发问题

    MySQL版本：8.0.27

    一、事务并发执行面临的问题

    CREATE TABLE `user`  (
  `id` int(10) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(10) NOT NULL COMMENT '姓名',
  `age` tinyint(3) UNSIGNED NOT NULL COMMENT '年龄',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB CHARACTER SET=utf8mb4;
    INSERT INTO `user` VALUES (10, '小明', 16);
INSERT INTO `user` VALUES (20, '小红', 15);
INSERT INTO `user` VALUES (30, '小丽', 18);
INSERT INTO `user` VALUES (40, '小梅', 21);
INSERT INTO `user` VALUES (50, '小亮', 20);
    SELECT * FROM user;
+----+--------+-----+
| id | name   | age |
+----+--------+-----+
| 10 | 小明   |  16 |
| 20 | 小红   |  15 |
| 30 | 小丽   |  18 |
| 40 | 小梅   |  21 |
| 50 | 小亮   |  20 |
+----+--------+-----+

    将事务隔离级别设为读未提交，方便演示

    SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;

    1. 脏读（Dirty Read）

    如果事务A读到了未提交的事务B修改过的数据，就意味着发生了脏读现象。

    事务A事务B
    begin;begin;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;-
    -UPDATE user SET age=11 WHERE id=10;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;
    读取到了事务B未提交的修改（age=11），出现脏读    		-
    -rollback;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;
    读取到的数据又变回了（age=10）    		-
    commit;-

    2. 不可重复读（Non-Repeatable Read）

    如果事务A读到了已提交的事务B修改过的数据（事务B修改了未提交的事务A读取到的数据），就意味着发生了不可重复读现象。

    事务A事务B
    begin;begin;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;-
    -UPDATE user SET age=12 WHERE id=10;
    -commit;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;
    读取到了事务B已提交的修改（age=12），出现不可重复读    		-
    commit;

    3. 幻读（Phantom Read）

    事务A先根据某个范围条件查询出了一些记录，而事务B写入了一些符合该条件的新记录，当事务A再次以相同的条件查询时，查询到了新的记录，就意味着发生了幻读现象。

    事务A事务B
    begin;begin;
    SELECT * FROM user WHERE id>30;-
    -INSERT INTO user VALUES(60, '小静', 10);
    -commit;
    SELECT * FROM user WHERE id>30;
    读取到事务B插入的记录，出现幻读    		-
    commit;

    二、SQL标准中的四种隔离级别

    1. READ UNCOMMITTED（未提交读）

    在 READ UNCOMMITTED 级别，事务中的修改，即使没有提交，对其他事务也都是可见的。
    也就是说该隔离级别会出现脏读、不可重复读和幻读问题。

    2. READ COMMITTED（已提交读）

    READ COMMITTED 解决了脏读问题，它满足事务隔离性的简单定义：一个事务从开始直到提交之前，所做的任何修改对其他事务都是不可见的。

    3. REPEATABLE READ（可重复读）

    REPEATABLE READ 解决了脏读和不可重复读的问题。该级别保证了在同一个事务中多次读取同样记录的结果是一致的。但是理论上，可重复读隔离级别还是无法解决幻读（Phantom Read）问题。
    InnoDB 存储引擎通过 MVCC（多版本并发控制）和 Next-Key (临键锁) 很大程度上避免了幻读问题。
    可重复读是MySQL的默认事务隔离级别。

    4. SERIALIZABLE（串行化）

    SERIALIZABLE 通过强制事务串行执行，避免了脏读、不可重复读和幻读的问题。SERIALIZABLE 会在读取的每一行数据上都加锁，所以可能导致大量的超时和锁争用问题。

    三、四种隔离级别对比

    隔离级别脏读可能性不可重复读可能性幻读可能性加锁读
    READ UNCOMMITTED√√√×
    READ COMMITTED×√√×
    REPEATABLE READ××√×
    SERIALIZABLE×××√

    四、四种隔离级别事务并行示例

    查看事务的隔离级别
    SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
    设置事务的隔离级别
    SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL <level>;

    level 有4个可选值：

    • READ UNCOMMITTED
    • READ COMMITTED
    • REPEATABLE READ
    • SERIALIZABLE

    修改全局隔离级别需要退出会话重新连接MySQL生效。

    初始数据
    CREATE TABLE `user`  (
  `id` int(10) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(10) NOT NULL COMMENT '姓名',
  `age` tinyint(3) UNSIGNED NOT NULL COMMENT '年龄',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB CHARACTER SET=utf8mb4;
    INSERT INTO `user` VALUES (10, '小明', 16);
INSERT INTO `user` VALUES (20, '小红', 15);
INSERT INTO `user` VALUES (30, '小丽', 18);
INSERT INTO `user` VALUES (40, '小梅', 21);
INSERT INTO `user` VALUES (50, '小亮', 20);

    1. READ UNCOMMITTED（未提交读）

    SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | READ-UNCOMMITTED |
+-----------------------+-----------------+
    • 脏读
    事务A事务B
    begin;begin;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;-
    -UPDATE user SET age=11 WHERE id=10;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;
    读取到了事务B未提交的修改（age=11），出现脏读    		-
    -rollback;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;
    读取到的数据又变回了（age=16）    		-
    commit;-

    2. READ COMMITTED（已提交读）

    SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | READ-COMMITTED |
+-----------------------+-----------------+
    • 不可重复读
    事务A事务B
    begin;begin;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;-
    -UPDATE user SET age=12 WHERE id=10;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;
    读取不到事务B未提交的修改（age=16），没有出现脏读    		-
    -commit;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;
    读取到了事务B已提交的修改（age=12），出现不可重复读    		-
    commit;

    3. REPEATABLE READ（可重复读）

    SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
    • 可重复读
    事务A事务B
    begin;begin;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;-
    -UPDATE user SET age=13 WHERE id=10;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;
    读取不到事务B未提交的修改（age=12），没有出现脏读    		-
    -commit;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;
    读取不到事务B已提交的修改（age=12），没有出现不可重复读    		-
    commit;
    • 幻读

    由于 MySQL 的 InnoDB 存储引擎通过 MVCC（多版本并发控制）和 Next-Key (临键锁) 很大程度上避免了幻读问题，所以无法演示大部分幻读现象，但是InnoDB 存储引擎并不能完全禁止幻读。

    事务A事务B
    begin;begin;
    SELECT * FROM user WHERE id>30;-
    -INSERT INTO user VALUES(60, '小静', 10);
    -commit;
    SELECT * FROM user WHERE id>30;
    读取不到事务B插入的记录，没有出现幻读    		-
    UPDATE user SET age=11 WHERE id=60;-
    SELECT * FROM user WHERE id>30;
    读取到了事务B插入的记录，出现了幻读    		-
    commit;

    4. SERIALIZABLE（串行化）

    SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | SERIALIZABLE |
+-----------------------+-----------------+

    SERIALIZABLE 通过强制事务串行执行，避免了脏读、不可重复读和幻读的问题。

    • 当事务A读取一条记录时，这条记录会被加上读锁（共享锁），其他事务可以查询这一条记录，但是无法修改
    事务A事务B
    begin;
    SELECT * FROM user WHERE id=10;-
    -SELECT * FROM user WHERE id=10;
    执行成功
    -UPDATE user SET age=14 WHERE id=10;
    阻塞
    • 当事务A修改一条记录时，这条记录会被加上写锁（排它锁），其他事务都无法查询和修改这一条记录
    事务A事务B
    begin;-
    UPDATE user SET age=14 WHERE id=10;-
    -SELECT * FROM user WHERE id=10;
    阻塞
    commit;-
    -执行完成
    • 当事务A读取范围记录时，该范围都会被加上读锁（共享锁），其他事务无法在该范围内添加、修改记录，也无法将范围外的记录修改为符合范围条件的记录。
    事务A事务B
    begin;-
    SELECT * FROM user WHERE id>30;-
    -INSERT INTO user VALUES(70, '小花', 10);
    阻塞
    commit;-
    -执行完成
    事务A事务B
    begin;
    SELECT * FROM user WHERE id>30;-
    -UPDATE user SET id=31 WHERE id=10;
    阻塞
    commit;-
    -执行完成
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