Mysql系列-事务

前言

面试过程中，事务也是一种常见面试官常见爱问的点，目前大概内容如下

• 聊一下Mysql事务的ACID四大特性嘛，Mysql如何实现这ACID特性的
• 开发过程中你是如何让解决长事务问题，长事务回带来什么问题

概念

  官方点的说法就是一组SQL语句组成的逻辑处理单元   通俗点理解就是Mysql经过一系列逻辑操作，这一系列操作必须全都成功，要不全部失败。事务有4个属性：原子性(A),一致性(C),隔离行(I),持久性(D),这四个属性我们称为ACID特性，ACID理论是对Mysql特性的抽象，简单理解就是如果你的操作满足ACID特性，你就实现了事务

• 原子性:一个事务中的所有操作要不就全都完成，要不全部失败，不会停止中间某一个环节，中间出现异常就会进行事务的回滚回到事务的最初状态，就像这个事务没有被执行过一样
• 一致性:事务开始和结束时候，数据库中的数据状态都保存一致状态，比如两个人转账，转之前两个人的金额总和为1000，转账完成之后金额总和也应该为1000，不能多不能少，数据保存一致
• 隔离性：一个事务的执行不能被其他事务干扰，并发执行的各个事务不能相互干扰。比如A给B转账和B给C转账这两个事务没有什么影响（如果B给C转账和A给B转账，B的余额就要看数据库的隔离级别了），事务的隔离性通常使用锁来实现的
• 持久性：事务一旦提交，对数据库中数据改变就是永久的，并且不会被回滚

并发事务

多个事务同时操作数据库，如果不才去任何机制，会出现，数据丢失，脏读，不可重复读等问题

• 数据丢失：两个事务T1和T2同时读入数据进行数据的修改，T1先提交，T2后提交，T2提交的会把T1修改覆盖掉导致T1修改丢失
• 脏读：两个事务,T1修改完一个数据并且写回磁盘，T2读取同一个数据之后，T1由于某一些原因事务进行回滚。这个时候T2读取的数据就和数据库中的数据不一致，T2读取的数据就是脏数据
• 不可重复读：一个事务内多次读取同一个数据，读的数据内容不一致。两个事务 T1读取一个数据，读到数据假如是100，还没结束T2也来读取这个数据并且修改成80之后提交。T1事务再来读这个数据，发现这个数据变为80了，一个事务内两次读的数据内容不一致，我们就称为不可重复读
• 幻读:一个事务内前后多次读取，读的数据总量不一致。两个事务 T1查询当前表的总量比如是5条，这个时候T2新增一条数据，T1再查的时候，发现当前表的总量为6条了，平白无故多了一条数据，这称为幻读

隔离级别

数据库必须具有隔离并发运行各种事务的能力，使其之间不相互影响，避免各种并发问题，比如脏读，不可重复读和幻读等问题，Mysql定义了以下四种隔离级别（由低到高），这4个隔离级别可以逐个解决脏读，不可重复读，幻读这几个问题。

1. 读未提交(Read uncommitted 简成rn):一个事务可以读取到另外一个事务未提交的修改。这个隔离级别最差，会产生脏读，幻读，不可重复读问题
2. 读已提交(Read Commit)：一个事务只能读取另外一个事务已经提交的修改，避免脏读，仍然会存在不可重复都和幻读的问题。Oracle默认隔离级别就是这个
3. 可重复读（Repeated Read):相同事务多次读取相同的数据返回的结果都是相同的，避免的脏读和不可重复读的问题，但是没避免幻读。Mysql默认的隔离级别就是这个。Mysql通过多版本并发控制(MVCC),间隙锁的问题解决了幻读
4. 串行话(Serializable):数据库最高的隔离级别，事务都会排着队一个个执行，能够解决上面几个问题，但是执行效率很差。

开启事务

• begin/start transaction:显示开启一个事务
• commit：提交一个事务
• rollback:回滚一个事务

实现原理

    先说结论,Mysql通过redo log和undo log保证事务的原子性，一致性和持久性，隔离性是同时锁方式来实现， 接下来一一介绍这几个名词。

redo log

·Redo log 称为重做日志，主要用来进行数据恢复使用，包含设计两部分内容，一部分是内存中日志缓冲(redo log buffer),该部分日志因为在内存中，重启之后会丢失，另外一部分是在磁盘中的日志文件(redo log file),这部分日志是持久的，接下来我们通过一个更新例子详细了解一下redo 日志的相关作用

数据更新流程

我们一般在开发过程中，一般下面类似这样的sql去更新数据库中的数据，今天我们来研究一下这个sql语句Mysql是如何执行的，博主在学习相关知识点的时候，发现CSDN上一篇博客[相关图](https://blog.csdn.net/javaanddonet/article/details/112596210?spm=1001.2014.3001.5501)简单明了（点击进入相关链接）以及Mysql45讲相关知识点，今天我们站在前辈的肩膀上学习一下相关知识点，如有侵权，请联系博主删除。

update user set name="程序员fly" where  id=8

20210113222656788 (1)

引用图片来源：https://blog.csdn.net/javaanddonet/article/details/112596210#comments_18049709

如图所示，我们看到，客户端发送一起更新请求，需要Server层和存储引擎层

Server层

        我们常常使用的存储引擎，触发器，视图都在这一层上面实现，Server层只要有以下几个构成

• 连接器：主要用来管理连接和权限认证的，客户端请求首先经过三次握手和四次挥手建立TCP连接之后，连接器会首先查询这个用户拥有的权限
• 查询缓存:连接器建立完成之后如果是查询语句，会看一下缓存中有没有数据，因为我们执行的更新语句，所以在相关表上更新的时候，这个表上面的所有更新都失效。（PS：缓存比较鸡肋，多数情况下其实不用的）
• 分析器：缓存完事之后，会到达分析器，分析器会进行词法分析和语法分析，看sql是否有语法错误和词法错误，完事交给优化器
• 优化器：优化器经过分析上面的sql，会决定使用id这个索引，接着调用执行器
• 执行器：执行器会调用存储引擎进行相关操作，接下俩就是存储引擎层上面都操作了

存储引擎层

存储引擎主要设计数据的存储和提取的，当执行器传来具体的执行计划的时候，存储引擎是这样干的

• 存储引擎会先找到id=8这一行，查找过程是用过树搜索的方式进行，如果查找的数据页在内存中，就会返回给执行器，如果不在，就会将数据从磁盘中读入内存，然后再返回
• 执行器拿到存储引擎返回的数据，会将name修改为’程序员fly‘，然后调用存储引擎写入这条数据
• 存储引擎会将这行数据更新内存,同时将记录更新操作记录到redo log（这时候的redo log 是放在redo log buffer中,状态为prepare状态)，告知执行器完事了，可以随时提交（ps 两阶段提交）
• 执行器生成这个操作的binlog到binlog日志缓冲池中，（缓冲池何时刷到物理磁盘看参数与sync_binlog控制）Binlog记录未完成执行，执行器会同时存储引擎
• 存储引擎收到执行器通知之后，更新redo log buffer中的redo log状态为commit状态，更新完成（redo log buffer里面的redo何时刷盘有参数innodb_flush_log_at_trx_commit控制）
  • 参数设置为0的时候，表示每次事务提交时都只是把redo log留在redo log buffer中
  • 参数为1的时候，表示每次事务提交时都将redo log直接持久化到磁盘（一般数据库是设置为1，设置1的时候，redo log在prepare阶段就需持久化磁盘）
  • 参数2的时候，表示每次事务提交时都只是把redo log写到page cach(文件系统)

通过上面一些列流程，只要Mysql中redo log持久化到磁盘中以后，当系统崩溃之后，就可以通过redo log来进行数据的恢复

undo log

        undo log主要有两个功能:实现事务回滚和多版本并发控制(MVCC)，数据在进行修改的时候，不仅会记录redo log。还会记录相对于的undo log，如果过程中数据库异常等原因导致**事务失败会通过undo log进行事务回滚，实现原子性关键**，undo log记录的逻辑日志。

• 当delete一条数据的时候。undo log记录的是一条对应的insert记录，删除记录的是插入
• 当update的时候，记录的是一条相反的update信息

MVCC

undo log主要有两个功能:实现事务回滚和多版本并发控制(MVCC)，在Mysql中数据是有版本这个概念的，同一条数据在系统中会存在多个版本，事务的隔离性实现就是通过对比数据版本来实现的,如果不可见，就通过undo log回滚到上一个版本，一直到比较对当前视图可见的值，我们来看一个例子（例子来源Mysql45讲）,假设现在数据库中一个值为1，被顺序改成了2，3，4，在回滚日志中就会这样记录，如图

点赞视图

比如这个数据的当前值4,但是查询这个数据的时候，不同事务有不同的视图(read-view),视图A,B,C,D中对应的值分为为1,2,3,4。事务A在查询的数据的时候，会通过undo日志回滚到视图A所看到的的1，这样隔离我们想一下有什么好处 这样可以增加并发，我们查询的时候不用等到另外一个事务释放锁，使得不同事务的读-写，写-读操作能够并发执行，提升系统性能

总结

• 原子性：使用undo log来实现，如果事务执行过程中出现错误，系统会通过undo log日志回滚返回事务开始的状态
• 持久性：使用redo log来实现，只要redo log日志持久化之后，当系统崩溃之后，可以通过redo log把数据恢复
• 隔离性：使用MVCC以及锁来实现
• 一致性：通过该回滚，恢复以及并发情况下实现一致性

几个问题

**Q**:  redo  log buffer的日志是不是每次都生成之后都需要持久化到磁盘中？

**A**：不需要，如果执行期间Mysql事务发生异常重启，因为事务还没提交，日志丢失时候也没影响

**Q**：一个事务完成提交需要两次写入磁盘，一个redo log（prepare阶段），一个binlog，Mysql做了什么优化

**A**:  Mysql使用**组提交的机制**来进行优化，比如三个并发事务t1，t2,t3,对应的日志逻辑序列号LSN为10，20，30，我们简单理解为一段记录即可，t1提交的时候，直接提交LSN为30，t1返回的时候，将<30的都提交上去了，t2,t3完成之后直接返回，不用等待写磁盘。

**Q**：长事务会有什么问题

**A:**  长事务一直不释放，MVCC机制数据库上会有很长的回滚段。

巨人肩膀

https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/9010872.html

https://time.geekbang.org/column/intro/100020801

闲谈

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