Mysql(五)事务隔离级别与锁机制

概述

我们的数据库一般都会并发执行多个事务,多个事务可能会并发的对相同的一批数据进行增删改查操作,可能就会导致我们说的脏写、脏读、不可重复读、幻读这些问题。 这些问题的本质都是数据库的多事务并发问题,为了解决多事务并发问题,数据库设计了事务隔离机制、锁机制、MVCC多版本并发控制隔离机制,用一整套机制来解决多事务并发问题

事务及其ACID

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,事务具有以下4个属性,通常简称为事务的ACID属性。

  • 原子性(Atomicity):事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。
  • 一致性(Consistent) :在事务开始和完成时,数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以保持数据的完整性。
  • 隔离性(Isolation):数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的,反之亦然。
  • 持久性(Durable):事务完成之后,它对于数据的修改是永久性的,即使出现系统故障也能够保持。

并发事务带来的问题

  • 脏读:事务A读取到了事务B已经修改但尚未提交的数据,还在这个数据基础上做了操作。此时,如果B事务回滚,A读取的数据无效,不符合一致性要求。
  • 不可重复读:一个事务在读取某些数据后的某个时间,再次读取以前读过的数据,却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了!这种现象就叫做“不可重复读”。
  • 幻读:一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据,却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数 据,这种现象就称为“幻读”。

事务隔离级别

隔离级别脏读不可重复读幻读
读未提交(read-uncommitted)有可能有可能有可能
读已提交(read-committed)不可能有可能有可能
可重复度(repeatable-read)不可能不可能有可能
可串行化(serializable)不可能不可能不可能

数据库的事务隔离越严格,并发副作用越小,但付出的代价也就越大,因为事务隔离实质上就是使事务在一定程度上“串行化”进行,这显然与“并发”是矛盾的。

同时,不同的应用对读一致性和事务隔离程度的要求也是不同的,比如许多应用对“不可重复读"和“幻读”并不敏感,可能更关心数据并发访问的能力。

查看当前数据库的事务隔离级别: show variables like 'tx_isolation';

设置事务隔离级别:set tx_isolation='REPEATABLE-READ';

Mysql默认的事务隔离级别是可重复读,用Spring开发程序时,如果不设置隔离级别默认用Mysql设置的隔

离级别,如果Spring设置了就用已经设置的隔离级别

锁详解

锁的分类

每次操作锁住整张表。开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低;

一般用在整表数据迁移的场景。

  • 性能上分:悲观锁,乐观锁
  • 从数据库的操作类型分:读锁,写锁
    • 读锁(共享锁,S锁(Shared)):针对同一份数据,多个读操作可以同时进行而不会互相影响
    • 写锁(排他锁,X锁(eXclusive):当前写操作没有完成前,它会阻断其他写锁和读锁
  • 从对数据的操作粒度分:行锁,表锁

表锁

CREATE TABLE `mylock` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `NAME` varchar(20) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=5 DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `db_test`.`mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('1', 'a');
INSERT INTO `db_test`.`mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('2', 'b');
INSERT INTO `db_test`.`mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('3', 'c');
INSERT INTO `db_test`.`mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('4', 'd');

手动增加表锁

lock table 表名称 read(write),表名称2 read(write);

查看表加过的锁

show open tables;

解锁

unlock tables;

对MyISAM表的读操作(加读锁) ,不会阻寒其他进程对同一表的读请求,但会阻赛对同一表的写请求。只有当

读锁释放后,才会执行其它进程的写操作。

对MylSAM表的写操作(加写锁) ,会阻塞其他进程对同一表的读和写操作,只有当写锁释放后,才会执行其它进

程的读写操作

行锁

每次操作锁住一行数据。开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度最高。

InnoDB与MYISAM的最大不同有两点:

  • InnoDB支持事务(TRANSACTION)

  • InnoDB支持行级锁

具体情况:一个session开启事务更新不提交,另一个session更新同一条记录会阻塞,更新不同记录不会阻塞 。

InnoDB在执行查询语句SELECT时,因为有mvcc机制不会加锁。但是update、insert、delete操作会加行锁。

总结:读锁会阻塞写,不会阻塞读。写锁会阻塞读和写。

行锁与事务隔离级别案例分析

CREATE TABLE `account` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `balance` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=6 DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `db_test`.`account` (`id`, `name`, `balance`) VALUES ('1', 'lilei888', '400');
INSERT INTO `db_test`.`account` (`id`, `name`, `balance`) VALUES ('2', 'hanmei', '16000');
INSERT INTO `db_test`.`account` (`id`, `name`, `balance`) VALUES ('3', 'lucy', '2400');
INSERT INTO `db_test`.`account` (`id`, `name`, `balance`) VALUES ('5', 'jack', '1000');

读未提交

set tx_isolation='read-uncommitted';

当隔离级别为读未提交时,意味在session1的事务中可以读到session2已修改但未提交的数据。此时若session1使用了该修改的数据,然后session2回滚,那session1中使用的数据就成了脏数据,称为脏读。

读已提交

set tx_isolation='read-committed

当隔离级别为读已提交时,意味在session1的事务中不能读到session2已修改但未提交的数据。但是可以读到session2中已提交的数据,这意味着session1中同一条sql在不同时刻读到的数据都是可能不一样的,不满足隔离性,称为不可重复读。

可重复读

set tx_isolation='repeatable-read';

当隔离级别为可重复读时,意味在session1的事务中不能读到session2已修改但未提交的数据。也不能读到session2中已提交的数据,这是mysql默认的隔离级别。在此级别中,保证可重复读是通过MVCC原理实现的。具体什么是MVCC原理下章会详细说明,也正是因为这个原理,这个级别是可能发生幻读的情况的,即session1会读到session2新增的数据的。

可串行化

set tx_isolation='serializable';

当隔离级别为可串行化时,查询的时候也是会被加上行锁的,innodb通过这种方式保证不出现幻读。但这就会造成并发性极低,一般都不会使用。

间隙锁(Gap Lock)

间隙锁,锁的就是两个值之间的空隙。在Mysql默认级别repeatable-read时,我们知道会有幻读的情况发生,间隙锁在某些情况下可以解决幻读问题。

update account set name = 'lzj' where id > 8 and id <18

此时会锁住id 8 和 18 区间的所有行。如数据库中有id = 3,10,20 三条数据,那区间就是(3, 10],(10,20],(20,正无穷),注意这里是左开右闭原则,上面这条sql执行之后便会锁住(3, 10],(10,20]这两个区间中的所有行。

间隙锁是在可重复读隔离级别下才会生效。

无索引行锁会升级为表锁

锁主要是加在索引上,如果对非索引字段更新,行锁可能会变表锁

session1 执行:update account set balance = 800 where name = 'lilei';

session2 对该表任一行操作都会阻塞住。

InnoDB的行锁是针对索引加的锁,不是针对记录加的锁。并且该索引不能失效,否则都会从行锁升级为表锁

锁优化建议

  • 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成,避免无索引行锁升级为表锁

  • 合理设计索引,尽量缩小锁的范围

  • 尽可能减少检索条件范围,避免间隙锁

  • 尽量控制事务大小,减少锁定资源量和时间长度,涉及事务加锁的sql尽量放在事务最后执行

  • 尽可能低级别事务隔离

# mysql 

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