MVCC&事务&锁
1. MVCC原理
MVCC(Multi-Version Concurrency Control)，即多版本并发控制。
InnoDB存储引擎的聚簇索引记录中都包含两个必要的隐藏列：
- trx_id：每次一个事务对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把该事务的事务id赋值给trx_id隐藏列。
- roll_pointer：每次对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把旧的版本写入到undo日志中，然后这个隐藏列就相当于一个指针，可以通过它来找到该记录修改前的信息。
示意图：
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假设有两个事务id分别为100、200的事务对这条记录进行UPDATE操作，操作流程如下：
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那么会存在如下版本链：
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ReadView
在READ UNCOMMITTED隔离级别下，由于可以读到未提交事务修改过的记录，所以直接读取记录的最新版本就好了；
在SERIALIZABLE隔离级别的下，使用加锁的方式来控制并发访问。
在READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别下，都必须保证读到已经提交了的事务修改过的记录，也就是说假如另一个事务已经修改了记录但是尚未提交，是不能直接读取最新版本的记录的，核心问题就是：需要判断一下版本链中的哪个版本是当前事务可见的。为此，InnoDB提出了一个ReadView的概念，这个ReadView中主要包含4个比较重要的内容：
- m_ids：表示在生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务的事务id列表。
- min_trx_id：表示在生成ReadView时当前系统中活跃的读写事务中最小的事务id，也就是m_ids中的最小值。
- max_trx_id：表示生成ReadView时系统中应该分配给下一个事务的id值。
- creator_trx_id：表示生成该ReadView的事务的事务id。
有了这个ReadView，这样在访问某条记录时，只需要按照下边的步骤判断记录的某个版本是否可见：
-
如果被访问版本的trx_id属性值与ReadView中的creator_trx_id值相同，意味着当前事务在访问它自己修改过的记录，所以该版本可以被当前事务访问。
-
如果被访问版本的trx_id属性值小于ReadView中的min_trx_id值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView前已经提交，所以该版本可以被当前事务访问。
-
如果被访问版本的trx_id属性值大于ReadView中的max_trx_id值，表明生成该版本的事务在当前事务生成ReadView后才开启，所以该版本不可以被当前事务访问。
-
如果被访问版本的trx_id属性值在ReadView的min_trx_id和max_trx_id之间，那就需要判断一下trx_id属性值是不是在m_ids列表中，如果在，说明创建ReadView时生成该版本的事务还是活跃的，该版本不可以被访问；如果不在，说明创建ReadView时生成该版本的事务已经被提交，该版本可以被访问。
如果某个版本的数据对当前事务不可见的话，那就顺着版本链找到下一个版本的数据，继续按照上边的步骤判断可见性，依此类推，直到版本链中的最后一个版本。如果最后一个版本也不可见的话，那么就意味着该条记录对该事务完全不可见，查询结果就不包含该记录。
在MySQL中，READ COMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别的的一个非常大的区别就是它们生成ReadView的时机不同。
READ COMMITTED —— 每次读取数据前都生成一个ReadView。
REPEATABLE READ —— 在第一次读取数据时生成一个ReadView。
2. 事务
事务特性
-
Atomicity(原子性)
多条update或insert语句要么全部执行成功，要么全部执行失败。 -
Consistency(一致性)
-
Isolation(隔离性)
可以理解为两个事务同时执行时，不能相互干扰，当它们涉及到同一数据的变更时需要串行进行。 -
Durability(持久性)
- 查看事务隔离级别
select @@tx_isolation;
- 开始关闭事务
//开始事务
start transaction/begin;
//提交或回滚
commit/rollback
- 设置事务自动提交开关
SET autocommit = {0 | 1}
- 设置事务隔离级别
SET [GLOBAL | SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED
可选的事务隔离级别有:
REPEATABLE READ
READ COMMITTED
READ UNCOMMITTED
SERIALIZABLE
并发问题
- 读脏
事务T1读取了事务T2未提交的更新后的数据。
- 不可重复读
事务T1执行过程中，事务T2提交了新数据，事务T1在事务T2提交前后读到的数据不一致。
- 幻读
事务T1的插入或删除(事务已提交)导致事务T2在行数上不一致的情况。
MySQL各事务隔离级别对并发问题的解决
| 事务隔离级别 | 读脏 | 不可重复读 | 幻读 |
|---|---|---|---|
| 读未提交(Read-Uncommitted) | 可能 | 可能 | 可能 |
| 读提交(Read-Committed) | 不可能 | 可能 | 可能 |
| 可重复读(Repeatable-Read) | 不可能 | 不可能 | 可能 |
| 串行化(Serializable) | 不可能 | 不可能 | 不可能 |
下面两个例子说明RR下是有幻读现象的
create table goods(
id int primary key,
name varchar(100),
amount int not null
);
- 插入幻读
| 事务1 | 事务2 |
|---|---|
| begin; | begin; |
| select * from goods; | |
| Empty set (0.00 sec) | |
| insert into goods(id, name, amount) values(1, '苹果', 100); | |
| commit; | |
| insert into goods(id, name, amount) values(1, '苹果', 100); | |
| ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '1' for key 'PRIMARY' |
对于事务1，开始表为空的，后来插入是重复的key，幻觉出现。
- 更新幻读
| 事务1 | 事务2 |
|---|---|
| begin; | begin; |
| select * from goods; | |
| 1 row in set (0.00 sec) | |
| insert into goods(id, name, amount) values(2, '香蕉', 100); | |
| commit; | |
| update goods set amount=1; | |
| Rows matched: 2 Changed: 2 Warnings: 0 |
对于事务1，开始查询表有一条记录，后来更新却发现有两条数据被更新了，幻觉出现。
共享锁与排他锁
- 共享锁(shared (S) lock)
A kind of lock that allows other transactions to read the locked object, and to also acquire other shared locks on
it, but not to write to it.
共享锁又叫S锁，一个事务对资源加共享锁，那么其他事务还可以对此资源加共享锁，但是不能加排他锁。也即是说对资源加共享锁意味着资源可以被读但是不能对其进行删除和修改。如果事务T1对某一资源加共享锁，在没有其他事务对此资源加共享锁的情况下那么T1还可以对此资源加排它锁。
使用语法：
begin;
select * from tableName where id=2 lock in share mode;
commit;
- 排他锁(exclusive (X) lock )
A kind of lock that prevents any other transaction from locking the same row. Depending on the transaction
isolation level, this kind of lock might block other transactions from writing to the same row, or might also block
other transactions from reading the same row. The default InnoDB isolation level, REPEATABLE READ, enables
higher concurrency by allowing transactions to read rows that have exclusive locks, a technique known as
consistent read.
排他锁又叫X锁，在事务中删除、更新以及插入都会对资源加排它锁，对资源加排它锁后就不能对其加共享锁和排它锁了。如果再加则会引起阻塞直到上一个锁释放。
使用语法：
begin;
select * from tableName where id=2 for update;
commit;
3. InnoDB中的行级锁
- Record Locks：锁住具体的某一行记录。
- Gap Locks：锁住一个连续记录不存在的范围。
- Next-Key Locks：锁住具体的某一行记录以及这条记录隔壁连续记录不存在的范围。
- Insert Intention Locks：在插入时，如果已经存在间隙锁锁住了，等待的事务也要锁住这个范围，这个就是插入意向锁。
