事务隔离级别

本文主要为了总结事务隔离级别的整体知识，包含模拟脏读、不可重复读和幻读的场景

1. 什么是事务隔离级别？

什么是事务？

要了解什么是事务隔离级别，需要先了解什么事务，可参考 百度百科-数据库事务 的概念解释，简单来说：

数据库事务，描述的是对数据库进行读写操作的一个操作序列，要么全部执行，要么全都不执行的现象，这个操作序列是原子性的、不可分割的工作单元

并且数据库事务包含如下 4 个经典特性，也就是常说的 ACID 特性：

• 原子性(Atomicity)

  事务中的全部操作在数据库中是不可分割的，要么全部完成，要么全部不执行

• 一致性(Consistency)

  几个并行执行的事务，其执行结果必须与按某一顺序串行执行的结果相一致

  也就是说，当执行数据库事务操作后(事务提交或者事务回滚)，数据库的完整性约束不能被破坏

• 隔离性(Isolation)

  事务的执行不受其他事务的干扰，事务执行的中间结果对其他事务必须是透明的

• 持久性(Durability)

  对于任意已提交事务，系统必须保证该事务对数据库的改变不被丢失，即使数据库出现故障

为什么要有事务隔离级别？

数据库的事务经常需要并发执行，也即经常会有多个客户端连接到数据库上来进行读写操作，并发事务下会发生如下几种问题：

• 丢失更新，包含回滚丢失和覆盖丢失两种

  可参考：并发事务导致的丢失更新及处理方式详解 博文进行了解

• 脏读

  某个事务读到了其他事务还没有提交的数据

• 不可重复读

  着重指针对某一行数据，在同一个事务内多次读取的内容不同，同一条记录的内容被修改了(或删除了)

  产生原因：读取过程中，有其他事务对该数据进行了修改或删除

• 幻读, 参见 mysql-官网-幻读说明

  着重指在同一个事务里的操作发现了未被操作的数据

  比如，事务 A 根据条件查询得到了 N 条数据，准备进行更新操作；但此时事务 B 新增或删除了 M 条符合事务 A 查询条件的的数据；当事务 A 执行更新操作，重新查询后发现了 M 条自己不应该进行更新的记录，就像发生了幻觉一样

  注意，上述示例的事务 A 的查询得到 N 条数据，准备更新这 N 条数据，并重新根据条件进行查询的操作均在同一个事务内

其中，丢失更新的问题是由于临界资源使用不当造成(同一条数据被并发修改，该条数据应被视为共享临界资源，需要使用者控制好加锁方式)，可通过加锁方式来解决

而脏读、不可重复读和幻读，则需要通过事务隔离级别的控制来加以解决，通过不同级别的事务隔离级别，来解决相应的脏读、不可重复读和幻读问题，而事务隔离级别越高，在并发事务场景下会产生的问题就越少，但数据库付出的性能消耗也就越大，并发能力也就越低，因此需要根据不同场景设置不同的事务隔离级别，在事务并发性和数据库性能之间做一个平衡

什么是事务隔离级别？

了解了什么是事务，以及为什么要有事务隔离级别之后，我们再来回答什么是事务隔离级别，就比较轻松了：

在 SQL-92 标准中定义了并发事务场景下脏读、不可重复读和幻读这三种异常情况，而为了解决这些异常情况，SQL-92 标准还定义了 4 种隔离级别来解决这些异常，具体有哪 4 种隔离级别可参照下文

所以简单说，事务隔离级别就是为了解决并发事务场景下脏读、不可重复读和幻读异常而提出的一种应对方式

2. 事务隔离级别有哪些，解决了什么问题？

数据库的事务隔离级别主要有以下 4 种：

• 读未提交(READ UNCOMMITTED)

  能够读取到其他事务没有提交的数据，不能解决脏读、不可重复读、幻读

• 读已提交(READ COMMITTED)

  能够读取到其他事务已经提交的数据，可以防止脏读，但不能防止不可重复读和幻读

• 可重复读(REPEATABLE READ)【MySQL 默认事务隔离级别】

  保证一个事务在相同查询条件下两次查询得到的数据结果是一致的，可以避免不可重复读和脏读，但无法避免幻读

• 串行化(SERIALIZABLE)

  最高级别的隔离等级，将事务进行串行化，也就是在一个队列中按照顺序执行，可以解决脏读、不可重复读和幻读，但是牺牲了系统的并发性

不同事务隔离级别能解决的异常情况，表格展示如下：

事务隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
读未提交(READ UNCOMMITTED)	允许	允许	允许
读已提交(READ COMMITTED)	不允许	允许	允许
可重复读(REPEATABLE READ)	不允许	不允许	允许
串行化(SERIALIZABLE)	不允许	不允许	不允许

3. 事务隔离级别的查看与修改

以 MySQL 引擎为例进行说明

查看 MySQL 引擎事务隔离级别

通过如下 sql 可查看 MySQL 引擎的事务隔离级别：

-- 查询 MySQL 引擎事务隔离级别变量设置，适用于所有版本的 MySQL 引擎查询
SHOW VARIABLES LIKE '%isolation%';

-- 直接查询 MySQL 事务隔离级别变量设置，需明确 MySQL 引擎版本，不同版本的变量设置不一样，可参考下文表格(示例为 5.6 版本)
SELECT @@tx_isolation;

不同版本的 MySQL 引擎(可通过 select version() 查询 MySQL 版本)，事务隔离级别变量的设置不一致，以表格形式进行展示：

MySQL 引擎版本	事务隔离级别变量
5.6	tx_isolation
5.7	tx_isolation, transaction_isolation
8.0.19	transaction_isolation

修改MySQL 引擎事务隔离级别

事务隔离级别的参数包含如下 4 种：

• READ UNCOMMITTED
• READ COMMITTED
• REPEATABLE READ
• SERIALIZABLE

按照修改生效的作用于区分，可分为如下两种修改：

• 修改当前会话事务隔离级别(当前会话即为当前连接)

  -- 将当前会话的事务隔离级别设置为可重复读，`REPEATABLE READ` 参数可替换成上述 4 种参数的任意一种
  SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
  

• 修改全局事务隔离级别(即对之后的所有连接均生效)

  -- 将全局事务隔离级别设置为可重复读，`REPEATABLE READ` 参数可替换成上述 4 种参数的任意一种
  SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
  

4. 使用 MySQL 客户端模拟脏读、不可重复读、幻读

模拟脏读

可参考 廖雪峰-事务-脏读示例演示，示例简单，清晰明了，包含简短视频演示

模拟不可重复读

可参考 廖雪峰-事务-不可重复读示例演示，示例简单，清晰明了，包含简短视频演示

模拟幻读

可参考 廖雪峰-事务-幻读示例演示，示例简单，清晰明了，包含简短视频演示