数据库隔离级别

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了数据库隔离级别。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

1. 数据库隔离级别

1.1 事务

事务只是一个改变,是一些操作的集合;用专业的术语讲,他就是一个程序的执行单元;事务本身其实并不包含这4个特性,只是我们需要通过某些手段,尽可能的让这个执行单元满足这四个特性,那么我们就可以称它为一个事务,或者说是一个正确的事务,完美的事务。

1.2 四个特性(ACID)

  • 原子性:满足原子操作单元,对数据的操作,要么全部执行,要么全部失败。
  • 一致性:事务开始和完成,数据都必须保持一致
  • 隔离性:事务之间是相互独立的,中间状态对外不可见
  • 持久性:数据的修改是永久的

1.3 隔离级别

1.3.1 并发情况下事务引发的问题

一般情况下,多个单元操作并发执行,会出现这么几个问题

  • 脏读:A事务还未提交,B事务就读到了A事务的结果。(破坏了隔离性)
  • 不可重复读:A事务在本次事务中,对自己未操作过的数据,进行了多次读取,结果出现了不一致或记录不存在的情况。(破坏了一致性,update和delete)
  • 幻读:A事务在本次事务中,对自己未操作过的数据,进行了多次读取,第一次读取时,记录不存在,第二次读取时,记录出现了。(破坏了一致性,insert)
1.3.2 解决(指定标准)

为了权衡【隔离】和并发的矛盾,IOS定义了四个事务的隔离级别,每个级别的隔离程度不同,允许出现的副作用也不同。

  • 读未提交(read-uncommitted):最低一级别,只能保证持久性
  • 读已提交(read-committed):语句级别的
  • 可重复读(repeatable-read):事务级别的
  • 串行化(serializable):最高级别,事务与事务完全串行化执行,毫无并发可言,性能极低。
事务隔离级别 脏读 不可重复读 幻读
读未提交(read-uncommitted)
读已提交(read-committed) -
可重复读(repeatable-read) - -
串行化(serilizable) - - -

注意:这四个级别只是一个标准,各个数据库厂商,并不是完全按照这个标准来做的。

1.3.3 用SQL语句模拟数据库隔离级别

创建数据库及账户表语句

CREATE TABLE account (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(255),
    balance DECIMAL(19 , 4 ) NOT NULL
);

insert into account(name,balance) 
VALUES('张三',200),
('李四',500);

mysql默认开启自动提交事务

#查看是否开启自动提交事务的功能(0:禁用,1:开启)
select @@autocommit;
#禁用自动提交事务的功能
set autocommit = 0;

mysql默认隔离级别为可重复读

  • SET [SESSION | GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE}。
#查看事务隔离级别  mysql8以前(TX_ISOLATION;)  mysql8.0及之后(transaction_isolation) 
select @@transaction_isolation;  # -->REPEATABLE-READ
# 或者 show variables like '%isolation%';  
#设置当前mysql连接的隔离级别:
set session transaction isolation level read uncommitted;
#设置数据库系统的全局的隔离级别为读未提交:
set global transaction isolation level read uncommitted;

注:全局设置完毕后需要重新连接数据库查看才能看到隔离级别的改变。
数据库隔离级别

  • read uncommitted(读未提交)性能最好,不加锁,可以理解为没有隔离。

    • 开启两个窗口分别为事务A和事务B

    • 事务A

    #开启事务 即commit/rollback之后再执行修改操作,还需执行开启事务。
    start transaction;#或者begin;
    #张三让李四V他50,买皮肤
    update account set balance = balance + 50 where name = '张三';
    #李四V张三50
    update account set balance = balance - 50 where name = '李四';
    select * from account;
    #李四老婆要买口红,让李四不要转钱给张三,把钱留着给她买口红,于是李四进行了回滚操作
    rollback;
    
    • 事务B
    start transaction; //或者begin;
    #事务B执行修改时先查询一次,执行完修改后再查询一次
    select * from account; 
    

数据库隔离级别

  • read committed(读已提交)

    • 设置事务当前会话的隔离级别为read committed。
    • 事务C
    #设置数据库系统当前会话的隔离级别为读已提交:
    set session transaction isolation level read committed;
    begin;
    #李四老婆用李四的账户去买口红
    update account set balance=balance-480 where name = '李四';
    commit;
    
    • 事务A
    set session transaction isolation level read committed;
    begin;
    #下班前李四先查看余额,有那么多钱,准备在公司楼下吃碗牛肉肥肠面,与此同时李四老婆正付钱买口红还未提交,到楼下后李四再次查看钱还未变动;
    select * from account;
    #终于到面馆,此时李四老婆已经支付成功,李四再查看,只剩20元只能吃个牛肉面。
    select * from account;
    

数据库隔离级别

  • repeatable read(可重复读)

    • 事务A
    #设置数据库系统的全局的隔离级别为读已提交:
    set session transaction isolation level repeatable read;
    begin;
    update account set balance=balance-18 where name = '李四';
    commit;
    
    • 事务C
    set session transaction isolation level repeatable read;
    begin;
    select * from account;
    #李四交钱后
    select * from account;
    

数据库隔离级别

  • serializable(串行化)读的时候加共享锁,也就是其他事务可以并发读,但是不能写。写的时候加排它锁,其他事务不能并发写也不能并发读。

    • 事务A
    set session transaction isolation level serializable;
    begin;
    #李四查询钱包余额
    select * from account;
    
    • 事务C
    set session transaction isolation level serializable;
    begin;
    #李四老婆查询李四钱包余额,发现没钱了,准备给他转1k
    select * from account;
    update account set balance=balance+1000 where name = '李四';
    
    • (在事务A还未执行commit时,执行update操作account表会进行等待,在限定时间内(测试为50秒)事务A提交,则事务C执行update完成,否则会发生error,ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction超过锁定等待超时;尝试重新启动事务),可以使用 SELECT * FROM information_schema.INNODB_TRX; 查询是否有正在锁定的事务线程。)
1.3.4 实现(InnoDB)
  • 锁机制:阻止其他事务对数据进行操作,各个隔离级别主要体现在读取数据时加的锁和释放时机。

    • RU:事务读取的时候,不加锁
    • RC:事务读取的时候加行级共享锁(读到才加锁),一旦读完,立刻释放(并不是事务结束)。
    • RR:事务读取时加行级共享锁,直到事务结束才会释放。
    • SE:事务读取时加表记共享锁,直到事务结束时,才会释放。
  • MVCC机制:全称Multi-Version Concurrency Control(多版本并发控制) 的方式。MVCC在MySQL InnoDB中的实现主要是为了提高数据库并发性能,用更好的方式去处理读写冲突。主要作用于RC和RR级别。

    • 从数据库的三个并发场景出发:
    1. 读和读的并发:线程A和B同时进行读操作,这种情况不会产生任何的并发问题。

    2. 读写并发:线程A和B在同一时刻,分别进行读写操作,这种情况下可能会对数据库的数据造成以下问题:

      ①事务隔离性问题

      ②会出现脏读、幻读、不可重复读的问题

    3. 写和写的并发:线程A和B同时进行写操作,这种情况可能存在数据更新的丢失问题。

      MVCC就是为了解决事务操作中,并发安全问题的无锁并发控制技术,通过数据库中的隐式字段按Undo日志和Read View来实现的。

  • MVCC的作用:

    • 首先通过MVCC可以解决读写并发阻塞问题,从而提高数据的并发处理能力。
    • 其次MVCC采用的是乐观锁的方式实现,降低了死锁的概率。
    • 再者解决了一致性读的问题,也就是事务启动的时候,根据某个条件去读取到数据,直到事务结束的时候再去执行相同的条件还是读到同一份数据,不会发生变化。
    • 在使用MVCC的时候一般是根据业务场景来选择组合搭配乐观锁或者悲观锁。这两个组合中MVCC用来解决读写冲突,乐观锁或者悲观锁用来解决写和写的冲突。从而最大程度去提高数据库的并发性能。
      数据库隔离级别

为了解决不可重复读,或者为了实现可重复读,MySQL 采用了 MVVC ,全称Multi-Version Concurrency Control(多版本并发控制) 的方式。MVCC在MySQL InnoDB中的实现主要是为了提高数据库并发性能,用更好的方式去处理读写冲突,做到即使有读写冲突时,也能做到不加锁,非阻塞并发读。

MVCC实现原理视频链接

总结:

读未提交和串行化基本上是不需要考虑的隔离级别,前者不加锁限制,后者相当于单线程执行,效率太差。

读提交解决了脏读问题,行锁解决了并发更新的问题。并且 MySQL 在可重复读级别解决了幻读问题,是通过行锁和间隙锁的组合 Next-Key 锁实现的。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-467697.html

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