你是否對(duì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中的事務(wù)已經(jīng)有所了解呢？

你是否對(duì) MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中的事務(wù)已經(jīng)有所了解？看下面這張圖，按照 1～6 的順序依次執(zhí)行，在RR隔離級(jí)別下，事務(wù) A 和事務(wù) B 各自輸出的 num 值是多少嗎？

我們預(yù)先創(chuàng)建好這樣一張表并初始化一條數(shù)據(jù)：

CREATETABLE`test1`(
`id`int(11)NOTNULLAUTO_INCREMENTCOMMENT'主鍵Id',
`num`int(11)NULLCOMMENT'數(shù)量',
PRIMARYKEY(`id`)
)ENGINE=InnoDB;

insertintotest1(id,num)values(1,1);

然后開始按上圖的順序執(zhí)行各個(gè)事務(wù)，這需要我們打開3個(gè)操作窗口來(lái)分別執(zhí)行 A、B、C 三個(gè)事務(wù)：

事務(wù) A：

事務(wù) B：

事務(wù) C：

按照上圖的執(zhí)行順序執(zhí)行 commit，其中事務(wù) C 是自動(dòng)提交事務(wù)的，不需要我們顯示的 commit，事務(wù) A、B 的輸出結(jié)果如下：

事務(wù)A：num=1

事務(wù)B：num=3

為什么是這樣輸出？

它的背后其實(shí)是：MVCC（多版本并發(fā)控制）、consistent read（一致性讀）、locking reads（鎖定讀）等 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)底層知識(shí)。

1、MVCC

MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)官網(wǎng)文檔是這樣來(lái)描述 MVCC 的：

多版本控制: 指的是一種提高并發(fā)的技術(shù)。最早的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，只有讀讀之間可以并發(fā)，讀寫，寫讀，寫寫都要阻塞。引入多版本之后，只有寫寫之間相互阻塞，其他三種操作都可以并行，這樣大幅度提高了 InnoDB 的并發(fā)度。在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中，與 Postgres 在數(shù)據(jù)行上實(shí)現(xiàn)多版本不同，InnoDB 是在 undolog 中實(shí)現(xiàn)的，通過 undolog 可以找回?cái)?shù)據(jù)的歷史版本。

找回的數(shù)據(jù)歷史版本可以提供給用戶讀(按照隔離級(jí)別的定義，有些讀請(qǐng)求只能看到比較老的數(shù)據(jù)版本)，也可以在回滾的時(shí)候覆蓋數(shù)據(jù)頁(yè)上的數(shù)據(jù)。在 InnoDB 內(nèi)部中，會(huì)記錄一個(gè)全局的活躍讀寫事務(wù)數(shù)組，其主要用來(lái)判斷事務(wù)的可見性。

目前來(lái)看 MVCC 的實(shí)現(xiàn)依賴于：

隱藏字段（DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR）

回滾日志（undo log）

一致性讀（consistent read）

你也可以這樣去理解 MVCC：一個(gè)事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新操作時(shí)候，先把舊的數(shù)據(jù)放到一個(gè)單獨(dú)的地方（回滾段），其他事務(wù)讀取數(shù)據(jù)時(shí)候，根據(jù) DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR 計(jì)算出 undo log 鏈中當(dāng)前版本的數(shù)據(jù)。

2、一致性讀（consistent read）

繼續(xù)看官方文檔對(duì) consistent read 的描述：

直譯：

一個(gè)讀操作使用基于某個(gè)時(shí)刻的快照信息來(lái)顯示查詢結(jié)果，而不考慮同時(shí)運(yùn)行的其他事務(wù)所執(zhí)行的更改。如果查詢到的數(shù)據(jù)被其他事務(wù)所更改，則根據(jù) undo log 中的內(nèi)容來(lái)重建原始數(shù)據(jù)。這種技術(shù)避免了一些通過強(qiáng)制事務(wù)等待其他事務(wù)完成而降低并發(fā)性的鎖定問題。

在 RR 級(jí)別下，首次讀操作被執(zhí)行時(shí)候創(chuàng)建一致性讀視圖 ReadView，事務(wù)的后續(xù)讀都基于該視圖的數(shù)據(jù)；

在 RC 級(jí)別下，每一次讀操作都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)最新的 ReadView，因此每次 select 讀都可以獲取到當(dāng)前已提交事務(wù)的最新數(shù)據(jù)。

“一致性讀”是 InnoDB 引擎在 RC 和 RR 隔離級(jí)別下處理 select 語(yǔ)句的默認(rèn)模式。因?yàn)橐粋€(gè)“一致性讀”是不需要對(duì)它訪問的表設(shè)置任何的鎖，當(dāng)對(duì)表執(zhí)行“一致性讀”時(shí)候，其他會(huì)話可以自由的修改這些表。

另外：

讀未提交（read uncommitted）、串行化（serializable）是不需要依賴 MVCC 的，讀未提交直接每次都讀取當(dāng)前數(shù)據(jù)的最新值即可。而 serializable 是直接采用加鎖的操作讓所有的事務(wù)都串行化執(zhí)行，犧牲了并發(fā)能力。

一致性讀的實(shí)現(xiàn)方式：

每個(gè)事務(wù)啟動(dòng)的瞬間，都會(huì)構(gòu)建一個(gè)數(shù)組（m_ids），用來(lái)記錄目前所有“活躍事務(wù)”（事務(wù)啟動(dòng)了，但是還沒提交）的 ID；

數(shù)組中的最小事務(wù) ID 為低水位;

數(shù)組中的最大事務(wù) ID + 1 為高水位；

數(shù)據(jù)版本可見性規(guī)則：當(dāng)前數(shù)據(jù)某個(gè)版本是否可見，取決于當(dāng)前數(shù)據(jù)的 DB_TRX_ID 以及這個(gè)一致性視圖數(shù)組中記錄的事務(wù) ID 做對(duì)比來(lái)判斷：低水位以前的數(shù)據(jù)版本可見，高水位以后的數(shù)據(jù)版本不可見，低水位和高水位之間得查看當(dāng)前數(shù)據(jù)版本的 DB_TRX_ID 是否存在數(shù)組中，若存在意味著事務(wù)未提交，不可見，若不存在意味著事務(wù)已提交，可見。

那按照一致性讀的理解，事務(wù)B已經(jīng)創(chuàng)建了自己的快照數(shù)據(jù)了，它的輸出應(yīng)該是 num = 2 呀，為什么會(huì)是 num=3？

可是如果不是 num=3，那么已經(jīng)提交的事務(wù) C 的操作不就丟失了嗎？（產(chǎn)生丟失更新問題）

這里又涉及到一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：

更新數(shù)據(jù)都是先讀后寫的，而這個(gè)讀，只能讀當(dāng)前的值，稱為“當(dāng)前讀”（current read）。

3、當(dāng)前讀（current reads）

也叫做鎖定讀（locking reads）

InnoDB 引擎支持兩種方式的鎖定讀以提供額外的安全性（MySQL 5.7 版本）：

#讀鎖（S鎖，共享鎖）
SELECT...LOCKINSHAREMODE;
#寫鎖（X鎖，排他鎖）
SELECT...FORUPDATE;

鎖定讀會(huì)在被讀取的數(shù)據(jù)上加一把共享鎖，其他事務(wù)可以讀取記錄，但是不可以修改記錄，直到當(dāng)前事務(wù)提交。

鎖定讀驗(yàn)證：

為什么要有鎖定讀？

如果你在一個(gè)事務(wù)中先查詢了一個(gè)數(shù)據(jù)，然后插入或者更新相關(guān)的數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候來(lái)了一個(gè)事務(wù)B同時(shí)更新或者刪除你要查詢的記錄，就會(huì)出現(xiàn)幻讀問題了。

這也是為什么 MVCC 不能完全解決幻讀的問題，而是需要 MVCC + 行鎖 + 間隙鎖（next-key lock）的方式。

4、事務(wù) A、B、C 的執(zhí)行流程

繼續(xù)看開頭的第一張圖：

starttransactionwithconsistentsnapshot;

這條 SQL 語(yǔ)句可以立即啟動(dòng)事務(wù)，創(chuàng)建當(dāng)前事務(wù)的一致性讀快照。效果等同于 start transaction 然后馬上執(zhí)行 select 語(yǔ)句。

我們接下來(lái)看看文章開頭的三個(gè)事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)行的修改流程，按照步驟 1～6 的操作如下：

如果大家細(xì)致的查看上圖的三個(gè)事務(wù)的穿插執(zhí)行流程，可以發(fā)現(xiàn)，A、B、C 三個(gè)事務(wù)無(wú)論是 commit 還是 rollback，都是可以最終得到正確的數(shù)據(jù)。

這就是 InnoDB 引擎下的多版本并發(fā)控制（MVCC）的實(shí)現(xiàn)原理。

總結(jié)以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

每一個(gè)事務(wù)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)快照，快照創(chuàng)建的時(shí)機(jī)根據(jù)隔離級(jí)別的不同有所區(qū)別；

每一個(gè)事務(wù)都會(huì)生成一個(gè)全局唯一的 DB_TRX_ID，用于標(biāo)記當(dāng)前版本；

DB_ROLL_PTR 是回滾指針的意思，結(jié)合 DB_TRX_ID 來(lái)最終確定我要拿到的數(shù)據(jù)；

DB_TRX_ID、DB_ROLL_PTR、undo log 這三個(gè)值來(lái)控制數(shù)據(jù)的版本；

update、delete 操作都是先讀后寫，這個(gè)讀屬于鎖定讀（當(dāng)前讀）。

審核編輯：劉清