MySQL事務(wù)控制流與ACID特性

一、ACID 特性

事務(wù)處理是一種對必須整批執(zhí)行的 MySQL 操作的管理機制，在事務(wù)過程中，除非整批操作全部正確執(zhí)行，否則中間的任何一個操作出錯，都會回滾 (Rollback) 到最初的安全狀態(tài)以確保不會對系統(tǒng)數(shù)據(jù)造成錯誤的改動。

MySQL 5.5 之后，默認(rèn)的存儲引擎從 MyLSAM 替換成了 InnoDB，這其中的一個重要原因就是因為 InnoDB 支持事務(wù)，我們用 SHOW ENGINES 來看一下 MySQL 中對各種存儲引擎的描述。

事務(wù)最重要的四個特性通常被稱為 ACID 特性：
A - Atomicity 原子性: 一個事務(wù)是一個不可分割的最小單位，事務(wù)中的所有操作要么全部成功，要么全部失敗，沒有中間狀態(tài)。原子性主要是通過事務(wù)日志中的回滾日志(undo log)來實現(xiàn)的，當(dāng)事務(wù)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改時，InnoDB 會根據(jù)操作生成相反操作的 undo log，比如說對 insert 操作，會生成 delete 記錄，如果事務(wù)執(zhí)行失敗或者調(diào)用了 rollback，就會根據(jù) undo log 的內(nèi)容恢復(fù)到執(zhí)行之前的狀態(tài)。

C - Consistency 一致性: 事務(wù)執(zhí)行之前和執(zhí)行之后數(shù)據(jù)都是合法的一致性狀態(tài)，即使發(fā)生了異常，也不會因為異常引而破壞數(shù)據(jù)庫的完整性約束，比如唯一性約束等。

I - Isolation 隔離性: 每個事務(wù)是彼此獨立的，不會受到其他事務(wù)的執(zhí)行影響，事務(wù)在提交之前對其他事務(wù)不可見。隔離性通過事務(wù)的隔離級別來定義，并用鎖機制來保證寫操作的隔離性，用 MVCC 來保證讀操作的隔離性，將在下文詳細(xì)介紹。

D - Durability 持久性: 事務(wù)提交之后對數(shù)據(jù)的修改是持久性的，即使數(shù)據(jù)庫宕機也不會丟失，通過事務(wù)日志中的重做日志(redo log)來保證。事務(wù)修改之前，會先把變更信息預(yù)寫到 redo log 中，如果數(shù)據(jù)庫宕機，恢復(fù)后會讀取 redo log 中的記錄來恢復(fù)數(shù)據(jù)。

二、事務(wù)控制語法

MySQL 事務(wù)控制有幾個重要節(jié)點，分別是事務(wù)的開啟，提交，回滾和保存點。

開啟事務(wù)代表事務(wù)開始執(zhí)行，語句為 START TRANSACTION 或者 BEGIN，提交事務(wù)代表將事務(wù)中的所有更新都寫到磁盤的物理數(shù)據(jù)庫，事務(wù)正常執(zhí)行結(jié)束，語句為 COMMIT，如果發(fā)生異常需要回滾，語句為 ROLLBACK。要注意的是，一旦事務(wù)已經(jīng)提交，就不能回滾了，因此，在代碼執(zhí)行過程中捕獲到異常的時候需要直接執(zhí)行 rollback 而不是 commit。

比如 A 向 B 轉(zhuǎn)賬 100 元的事務(wù)：

// 正常執(zhí)行，提交
BEGIN; # 開啟事務(wù)
UPDATE account_balance SET balance = balance - 100.00 WHERE account_name = 'A';
UPDATE account_balance SET balance = balance + 100.00 WHERE account_name = 'B';
COMMIT; # 提交事務(wù)

// 發(fā)生異常，回滾
BEGIN; # 開啟事務(wù)
UPDATE account_balance SET balance = balance - 100.00 WHERE account_name = 'A';
UPDATE account_balance SET balance = balance + 100.00 WHERE account_name = 'B';
ROLLBACK; # 事務(wù)回滾

在復(fù)雜場景中，有時我們不需要全盤回滾整個操作，而是分批執(zhí)行，回滾到某個節(jié)點就好了，相當(dāng)于是在一個大事務(wù)下嵌套了若干個子事務(wù)，在 MySQL 中可以使用保留點 SAVEPOINT 來實現(xiàn)。

BEGIN;
insert into user_tbl (id) values (1) ;
insert into user_tbl (id) values (2) ;
ROLLBACK;   # 1,2 都沒有寫入

BEGIN;
insert into user_tbl (id) values (1) ;
SAVEPOINT s1;
insert into user_tbl (id) values (2) ;
ROLLBACK TO s1;   # 回滾到保留點 s1, 因此 1 成功寫入，2 被回滾, 最終結(jié)果為 1

RELEASE SAVEPOINT s1; # 釋放保留點

順便提一下，事務(wù)有隱式事務(wù)（自動提交）和顯示事務(wù)（必須手動提交）兩種，MySQL 默認(rèn)為隱式事務(wù)，會進(jìn)行自動提交，通過 autocommit 參數(shù)來控制。

# 查看變量
SHOW VARIABLES LIKE 'autocommit';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| autocommit    | ON    |
+---------------+-------+
# 開啟自動提交（默認(rèn)）
SET autocommit = 1;
# 關(guān)閉自動提交
SET autocommit = 0;

在自動提交狀態(tài)下，如果沒有顯示的開啟事務(wù)，那每一條 DML 語句都是一個事務(wù)，系統(tǒng)會自動對每一條 sql 執(zhí)行 commit 操作。使用 BEGIN 或 START TRANSACTION 開啟一個事務(wù)之后，自動提交將保持禁用狀態(tài)，直到使用 COMMIT 或 ROLLBACK 結(jié)束事務(wù)之后，自動提交模式會恢復(fù)到之前的狀態(tài)。

關(guān)于事務(wù)還有另一個參數(shù) completion_type，默認(rèn)取值為 0 (NO_CHAIN)

# 查看變量
SHOW VARIABLES LIKE 'completion_type';
+-----------------+----------+
| Variable_name   |   Value  |
+-----------------+----------+
| completion_type | NO_CHAIN |
+-----------------+----------+

completion_type = 0: 默認(rèn)值，執(zhí)行 commit 后不會自動開啟新的事務(wù)。
completion_type = 1: 執(zhí)行 commit 時，相當(dāng)于執(zhí)行 COMMIT AND CHAIN，自動開啟一個相同隔離級別的事務(wù)。
completion_type = 2: 執(zhí)行 commit 時，相當(dāng)于執(zhí)行 COMMIT AND RELEASE，提交事務(wù)后自動斷開服務(wù)器連接。

三、事務(wù)并發(fā)異常

在實際產(chǎn)線環(huán)境下，可能會存在大規(guī)模并發(fā)請求的情況，如果沒有妥善的設(shè)置事務(wù)的隔離級別，就可能導(dǎo)致一些異常情況的出現(xiàn)，最常見的幾種異常為臟讀(Dirty Read)、幻讀(Phantom Read)和不可重復(fù)讀(Unrepeatable Read)。

1、臟讀

臟讀指一個事務(wù)訪問到了另一個事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)，如下過程:

• 假設(shè) a 的值為 1，事務(wù) 2 把 a 改為 2，此時事務(wù)還未提交
• 在這個時候，事務(wù) 1 讀取 a，讀得 a 的值為 2，事務(wù) 1 讀取完成
• 結(jié)果事務(wù) 2 回滾了對 a 的修改（或者是未 commit），于是 a 的值變回 1
• 這就導(dǎo)致事實上 a 的值為 1，但是事務(wù) 1 取得的結(jié)果為 2，所以事務(wù) 1 讀到了臟數(shù)據(jù)，發(fā)生臟讀

2、不可重復(fù)讀

不可重復(fù)讀指一個事務(wù)多次讀取同一數(shù)據(jù)的過程中，數(shù)據(jù)值 內(nèi)容 發(fā)生了改變，導(dǎo)致沒有辦法讀到相同的值，描述的是針對同一條數(shù)據(jù) update/delete 的現(xiàn)象，如下過程：

• 事務(wù) 1 讀取 a，此時 a = 1
• 此時事務(wù) 2 將 a 修改為 2，并成功提交，改動生效
• 事務(wù) 1 又一次讀取 a，此時 a = 2
• 事務(wù) 1 在同一個事務(wù)里面兩次讀取同一個值，數(shù)據(jù)值內(nèi)容卻發(fā)生了改變，發(fā)生不可重復(fù)讀

3、幻讀

幻讀指一個事務(wù)多次讀取同一數(shù)據(jù)的過程中，數(shù)據(jù) 條數(shù) 發(fā)生了改變，仿佛產(chǎn)生了幻覺，描述的是針對全表 insert/delete 的現(xiàn)象，如下過程：

• 事務(wù) 1 第一次讀取數(shù)量，得到 10 條數(shù)據(jù)
• 此時事務(wù) 2 插入了一條數(shù)據(jù)并成功提交，改動生效，數(shù)據(jù)變成 11 條
• 事務(wù) 1 再次讀取數(shù)量，得到 11 條數(shù)據(jù)，對事務(wù) 1 而言莫名其妙的多了一條，好像產(chǎn)生幻覺了一樣，發(fā)生幻讀

四、事務(wù)隔離級別

串行化的事務(wù)處理方式當(dāng)然是最安全的，但是串行無法滿足數(shù)據(jù)庫高并發(fā)訪問的需求，作為妥協(xié)，有時不得不降低數(shù)據(jù)庫的隔離標(biāo)準(zhǔn)來換取事務(wù)的并發(fā)能力，通過在可控的范圍內(nèi)犧牲正確性來換取效率的提升，這種權(quán)衡通過事務(wù)的隔離級別來實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)庫有 4 種事務(wù)隔離級別，由低到高依次為 讀未提交 Read Uncommitted 、讀已提交 Read Committed 、可重復(fù)讀 Repeatable Read 、串行化 Serializable 。

（1）讀未提交 Read Uncommitted
允許讀取未提交的內(nèi)容，這種級別下的查詢不會加鎖，因此臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀都有可能發(fā)生。
（2）讀已提交 Read Committed
只允許讀取已提交的內(nèi)容，這種級別下的查詢不會發(fā)生臟讀，因為臟數(shù)據(jù)屬于未提交的數(shù)據(jù)，所以不會被讀取，但是依然有可能發(fā)生不可重復(fù)讀和幻讀。
（3）可重復(fù)讀 Repeatable Read （MySQL 的默認(rèn)隔離級別）
使用行級鎖來保證一個事務(wù)在相同查詢條件下兩次查詢得到的數(shù)據(jù)結(jié)果一致，可以避免臟讀和不可重復(fù)讀，但是沒有辦法避免幻讀。
（4）串行化 Serializable
使用表級鎖來保證所有事務(wù)的串行化，可以防止所有的異常情況，但是犧牲了系統(tǒng)的并發(fā)性。

四種隔離級別中上述三種異常情況的容忍度如下（代表允許，代表禁止）：

查看隔離級別的命令為:

SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
# 或者
SELECT @@global.tx_isolation, @@tx_isolation;

第二種方式可以查看全局和當(dāng)前會話的隔離級別。

設(shè)置隔離級別的命令為:

# 將當(dāng)前會話的隔離級別設(shè)為讀未提交
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; 
# 將全局的隔離級別設(shè)為讀未提交
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; 

到此這篇關(guān)于MySQL 事務(wù)詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！