数据库隔离级别
四种隔离级别
当数据库上有多个事务同时执行的时候,就可能出现:
- 脏读(dirty read)
- 当用户进行充值操作的时候,程序一般都需要操作几个不同的表,当时我们在修改用户余额后,用户查询了自己余额,发现余额已经变更,但是程序后面的操作出现了异常,开启了回滚,这时候用户又发现自己的余额没有变更。这时候用户就出现了脏读,当时修改完用户余额时候事务并没有提交,而继续在执行下面的操作,而用户就读取了未提交事务的数据。
- 不可重复读(non-repeatable read)
- 当用户充值成功后,准备购买道具,用户开始购买道具的事务,这时候余额是足够的, 这就在这个时候用户有一个自动扣费的业务划走了用户的余额并提交事务,这时候就会导致用户购买道具扣款失败。余额也会发生变更。可用户当时不会觉得,他认为刚刚余额明明是够的,在事务内出现了两次查询结果不一致的问题。这种现象就是不可重复读。
- 幻读(phantom read)
- 用户进行购买道具事务时,锁定用户的余额,不允许任何其他事务的更新修改操作。这时候购买道具成功了,但是自动扣费的业务就会扣款失败。重复读可以解决不可重复读的问题,但是重复读会出现幻读的问题。假如用户想打印他的消费清单,查询是10条,就在准备打印的时候用户的自动扣费业务消费了一笔并提交了事务,这时候打印出来的记录就会是11条。幻读就是一个事务在前后两次查询同一范围的时候,后一次查询看到了前一次查询没有看到的行。幻读的问题是针对 insert,不可重复度对应的是 update
为了解决这些问题,就有了隔离级别 的概念。
隔离得越严实,效率就会越低。因此很多时候都要在二者之间寻找一个平衡点。SQL 标准的事务隔离级别包括:
- 读未提交(read uncommitted:一个事务还没提交时,它做的变更就能被别的事务看到。
- 读提交(read committed):一个事务提交之后,它做的变更才会被其他事务看到。
- 可重复读(repeatable read):一个事务执行过程中看到的数据,总是跟这个事务在启动时看到的数据是一致的。在可重复读隔离级别下,未提交变更对其他事务也是不可见的。
- 串行(serializable ):对于同一行记录,写会加写锁,读会加读锁。当出现读写锁冲突的时候,后访问的事务必须等前一个事务执行完成,才能继续执行。
不同的隔离级别 v1、v2、v3 的输出都是不同的
- 在读未提交隔离级别下 , V1 的值就是 2。这时候事务 2 虽然还没有提交,但是结果已经被 A 看到了。所以 V2、V3 也都是 2。
- 在读提交隔离级别下,V1 是 1,V2 的值是 2。事务 B 的更新在提交后才能被 A 看到。所以 V3 的值也是 2。
- 在可重复读隔离级别, V1、V2 是 1,V3 是 2。之所以 V2 还是 1 就是遵循事务在执行期间看到的数据前后必须是一致的。
- 在串行的隔离级别下,事务 2 执行将 1 改成 2的时候会被锁住。直到事务 A 提交后,事务 B 才可以继续执行。所以从 A 的角度看 V1、V2 值是 1,V3 的值是 2。
在读提交和可重复读隔离级别下执行 sql ,数据库会创建一个视图,访问的时候以视图的结果为准,可重复读隔离级别下,这个视图是在事务启动时创建的,整个事务存在期间都用这个视图。在读提交隔离级别下,这个视图是在每个 SQL 语句开始执行的时候创建的。
读未提交隔离级别下直接返回记录上的最新值,没有视图概念,串行隔离级别下直接用加锁的方式来避免并行访问。
Oracle SqlServer 数据库的默认隔离级别其实就是读提交,Mysql 的默认是可重复读。
事务隔离的实现
innodb 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。前者记录在 redo log,后者记录在undo log。
假设一个值从 1 被按顺序改成了 2、3、4
前值是 4,但是在查询这条记录的时候,不同时刻启动的事务会有不同的 read-view。在视图 A、B、C 里面,这一个记录的值分别是 1、2、4,同一条记录在系统中可以存在多个版本,就是数据库的多版本并发控制(MVCC)。对于 read-view A,要得到 1,就必须将当前值依次执行图中所有的回滚操作得到。即使现在有另外一个事务正在将 4 改成 5,这个事务跟 read-view A、B、C 对应的事务是不会冲突。
可重复读的隔离级别下,每个事务在启动时都会新建一个事务视图,在接下来的事务中,都会使用这个视图。 每个更新语句都会对应一个回滚语句,通过回滚语句,可以得到前一个状态的值。 在长事务中,会存在多条回滚日志,判断这些回滚日志是否可以删除的标志是系统中是否存在比他旧的回滚日志,所以尽量不要让事务太长,避免过多的回滚日志占用存储空间。
当没有比回滚日志更早的读视图(读视图在事务开启时创建)的时候,这个数据不会再有谁驱使它回滚了就可以删除了。
所以长事务意味着系统里面会存在很老的事务视图。由于这些事务随时可能访问数据库里面的任何数据,所以这个事务提交之前,数据库里面它可能用到的回滚记录都必须保留,这就会导致大量占用存储空间。
当前读
表结构和数据:
1 |
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在 Mysql 默认的事务隔离级别下,三个事务按照下面的执行序列执行,事务 A 和事务 B 分别输出什么呢?
按照可重复读的隔离级别,事务 A 、B都应该输出1。因为事务C的修改应该对A、B是不可见的。A、B在创建一致性视图的时候值就是1。
但是事实是 A输出 1,B输出 3。因为事务 B 在更新之前查询一次数据,这个查询返回的的值确实是 1。但是,当它要去更新数据的时候,就不能再在历史版本上更新了,否则事务 C 的更新就丢失了。
更新数据都是先读后写的,而这个读,只能读当前的值,称为“当前读”(current read)。除了 update 语句外,select 语句如果加锁,也是当前读。