事务的并发执行问题和隔离级别

前面介绍的 redo，undo 日志满足了事务的原子性，但除此之外，事务还必须满足 一致性。

以转账为例，初始甲11元，乙2元，甲向乙2次转账，每次5元，转账完成后，也必须满足甲乙2人账户总额不变。
假设2次转账的事务并发执行：

时间	T1	T2
1	READ(甲) ，此时甲的值为11
2		READ(甲) ，此时甲的值为11
3	甲 = 甲 - 5 = 11 - 5 = 6，WRITE(甲=6)
4	READ(乙) ，此时乙的值为2
5	乙 = 乙 + 5 = 2 + 5 = 7，WRITE(乙=7)
6		甲 = 甲 - 5 = 11 - 5 = 6，WRITE(甲=6)
7		READ(乙) ，此时乙的值为7
8		乙 = 乙 + 5 = 7 + 5 = 12，WRITE(乙=12)

上面的例子，转帐前和转账后甲乙两人总额发生了变化（13元到24元），这显然违背了 一致性需求。
出现该问题的原因是因为我们的事务是并发交错执行的，最简单的解决办法就是让事务按照顺序一个一个的执行，这就是串行化：

• 串行化
  实现隔离性最简单的方法就是在系统中同一时刻只允许一个事务执行，其他事务只有在该事务执行完成之后才可以执行。

如果事务按照串行化去执行，那么会严重降低 系统吞吐量 和 资源利用率。那么有没有手段或者机制去优化呢？
在这里我们先提出事务隔离性的概念：我们需要一种机制让这些事务最终执行的效果和单独执行一样，换句话说，我们希望让这些事务"隔离"执行，互不干涉，体现出来，就是事务的隔离性，实现隔离性最简单的方法就是串行化。

事务并发执行引起的问题

接着，我们来深入探究一下，事务的并发执行还会引起哪些问题？
总的来说，事务并发执行访问数据有3种情况：

1. 读-读
   并发事务读取相同的事务记录
2. 写-写
   并发事务对相同的记录进行改动
3. 读-写
   一个事务进行读操作，另一个事务进行写操作。

读取操作本身不会对记录有任何影响，所以读-读并发没有什么问题，我们需要探究的是剩下两种带来的问题。

• 脏写
  一个事务覆盖了另一个仍在运行中，尚未提交的事务写入的值。

  时间	T1	T2
  1	x = 1
  2		x = 2
  3		y = 2
  4		commit
  5	y=1
  6	commit

• 脏读
  一个事务读到了另一个尚未提交的事务写入的值。

  时间	T1	T2
  1	x = 1
  2		read(x)
  3	rollback
  4		commit

• 不可重复读
  在一个事务中查询一个值两次，但两次查询返回的值不同。

  时间	T1	T2
  1		read(x)
  2	x=1
  3		read(x)
  4		commit
  5	commit

  不可重复读和脏读的差别是，脏读是由于其他事务回滚导致的，而不可重复读到的是其他事务已经提交的数据。

• 幻读
  当一个事务进行条件查询时，另一个事务在中间插入了或删除了匹配该条件的数据，这时事务再去读，就会发生幻读。

  时间	T1	T2
  1		查询用户数为10 SELECT count(*) FROM users
  2	INSERT INTO users VALUES(...)
  3		查询用户数为11 SELECT count(*) FROM users
  4		commit
  5	commit

事务的并发执行还会引起其他问题，包括：，详细可以见：

SQL 标准的4种隔离级别

前面探讨的问题，按照产生一致性问题的严重性排序如下：
脏写 > 脏读 > 不可重复读 > 幻读

在这里，我们引入隔离级别的概念，将这几种问题分类：

在SQL 标准种设立了4个隔离级别（低 到 高）：

• READ UNCOMMITTED 未提交读
• READ COMMITTED 已提交读
• REPEATABLE READ 可重复读
• SERIALIZABLE 可串行化

不同的隔离级别要求能够避免并发事务执行过程可能带来的问题：

事务隔离级别	脏写	脏读	不可重复读	幻读
未提交读（read-uncommitted）	否	是	是	是
已提交读（read-committed）	否	否	是	是
可重复读（repeatable-read）	否	否	否	是
串行化（serializable）	否	否	否	否

隔离级别.png

引入隔离级别的概念，是为了方便各个数据库系统实现时，可按照不同的隔离级别来实现不同的隔离性，这其实是一种取舍：舍弃一部分隔离性来换取一部分性能。比如 oracle 就只支持 read-uncommitted 和 serializable隔离级别。

MySQL 支持的4种隔离级别

MySQL 支持4种隔离级别，其默认隔离级别为 REPEATABLE READ 可重复读。

• 查看当前会话的事务隔离级别

  mysql > SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
  

• 设置事务的隔离级别

  mysql > SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ 
  mysql > SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED
  mysql > SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED
  mysql > SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE
  

  • 使用 GLOBAL 关键字
    • 只对执行完该语句之后新产生的会话起作用
    • 当前已经存在的会话无效
  • 使用 SESSION 关键字
    • 对当前会话所有的后续事务有效
    • 该语句可以在已开启的事务种执行，但不会影响当前正在执行的事务
    • 如果在事务之间执行，则对后续事务有效
  • 如果两个关键字都不使用
    • 只对当前会话中下一个即将开启的事务有效
    • 下一个事务执行完后，后续事务恢复到之前的隔离级别
    • 该语句不能在已经开启的事务中执行，否则报错

实践

TODO