1、数据库事务概述

事务时数据库区别于文件系统的重要特性之一，当我们有了事务就会让数据库始终保持一致性,同时我们还能通过事务的机制恢复到某个时间点，这样可以保证已提交到数据的修改不会因为系统崩溃而丢失。

1.1 存储引擎支持情况

SHOW ENGINES命令来查看当前 MySQL 支持的存储引擎都有哪些，以及这些存储引擎是否支持事务

能看出在 MySQL 中，只有InnoDB 是支持事务的

1.2 基本概念

事务：一组逻辑操作单元，使数据从一种状态变换到另外一种状态。

==事务处理的原则：==保证所有事务都作为一个工作单元来执行，即使出现了故障，都不能改变这种执行方式。当在一个事务中执行多个操作时，要么所有的事务都被提交（commit），那么这么修改就永远地保存下来了；要么数据库管理系统将放弃所作的所有修改，整个事务回滚(rollback)到最初状态。

# 案例 AA 用户 给BB 用户 转账100
update account set money = money -100 where name = 'AA';

#服务器宕机
update account set money = money +100 where name = 'BB';

1.3 事务ACID特性

• 原子性（atomicity）

原子性是指事务是一个不可分割的工作单位，要么全部提交，要么全部失败回滚。即要么转账成功，要么转账失败，不存在中间状态。如果无法保证原子性会怎么样？就会出现数据不一致的情形，A账户减去100元，而B账户增加100元操作失败，系统将无故丢失100元。

• 一致性（consistency）

根据定义，一致性是 指事务执行前后，数据从一个合法性状态变换到另外一个合法性状态。这种状态是语义上的而不是语法上的，跟具体业务有关。

那什么是合法的数据状态呢？

满足预定的约束的状态就是合法的状态。

通俗一点，这状态是由你自己来定义的（比如现实世界的约束）。满足这个状态，数据就是一致的，不满足这个状态，数据就是不一致的！如果某个事务中的某个操作失败了，系统就会自动撤销当前正在执行的事务，返回到事务操作之前的状态。

举例1：A账户有200元，转账出去300元，此时A账户余额为-100元。你自然就 发现了 此时数据是不一致的，为什么？因为你定义了一个状态，余额这列必须 >=0

举例2：A账户200元，转账50元给B，A账户的钱扣了，但是B账户因为各种意外，余额并没有增加。你也知道此时数据是不一致的，为什么呢？因为你定义了一个状态，要求A+B的总余额必须不变。

举例3：在数据表中我们将姓名字段设置为唯一性约束，这时当事务进行提交或者事务发生回滚的时候，如果数据表中的姓名不一致，就破坏了事务一致性的要求。

• 隔离性（isolation）

事务的隔离性是指一个事务的执行不能被其他事务所干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务时隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

无法保证隔离性会怎么样？

假设A账户有200元，B账户有0元，A往B转账两次，每次金额为50元，分别在两个事务中执行。如果无法保证隔离性，会出现下面的情形：

• 持久性（durability）

持久性是指一个事务一旦被提交，对数据库做出的改变就是永久性的，接下来的其他操作和数据库故障不应该对其有任何影响。

持久性时通过事务日志来保证的。日志包括了重做日志和回滚日志。当我们通过事务对数据进行修改的时候，首先会将数据库的变化信息记录到重做日志中，然后再对数据库中对应的行进行修改。这样作的好处是，即使数据库系统崩溃，数据库重启后也能找到没有更新到数据库系统中的重做日志，重新执行,从而使事务具有持久性。

1.4 事务的状态

我们现在知道 事务是一个抽象的概念，它其实对应着一个或多个数据库操作，MySQL根据这些操作所执行的不同阶段把 事务 大致划分成几个状态：

• 活动的（active）

事务对应的数据库操作正在执行过程中时，我们就说该事务处在 活动的 状态。

• 部分提交的（partially committed）

当事务中的最后一个操作执行完成，但由于操作都在内存中执行，所造成的影响并 没有刷新到磁盘时，我们就说该事务处在 部分提交的状态

• 失败的（failed）

当事务处在活动的或者是部分提交的状态时，可能遇到了某些错误（数据库自身的错误，操作系统错误或者直接断电等）而无法继续执行，或者人为的停止当前事务的执行，我们就说该事务处在失败的状态

• 中止的（aborted）

如果事务执行了一部分而变为 失败的状态，那么就需要把已经修改的事务中的操作还原到事务执行前的状态。换句话说，就是要撤销失败事务对当前数据库造成的影响。

我们把这个撤销的过程称之为 回滚 。当 回滚操作执行完毕时，也就是数据库恢复到了执行事务之前的状态，我们就说该事务处在了 中止的状态。

• 提交的(committed)

当一个处在部分提交的 状态的事务将修改过的数据都 同步到磁盘上之后，我们就可以说该事务处在了提交的 状态

一个基本的状态转换图如下所示:

2、如何使用事务

使用事务有两种方式，分别为 显式事务和 隐式事务

2.1 显式事务

步骤1： START TRANSACTION 或者 BEGIN，作用是显式开启一个事务

mysql> BEGIN; 
#或者 
mysql> START TRANSACTION;

START TRANSACTION语句相较于 BEGIN特别之处在于，后边能跟随几个 修饰符 ：

1、read only：标识当前事务是一个只读事务，也就是属于该事务的数据库操作只能读取数据，而不能修改数据

补充:只读事务中是不允许修改那些其他事务也能访问到的表中的数据，对于临时表来说（我们使用create tmeporary table 创建的表），由于它们只能在当前会话中可见，所以只读事务其实也是可以对临时表进行增、删、改的

2、read write：标识当前事务时一个读写事务，也就是属于该事务的数据库操作既可以读取数据，也可以修改数据

3、with consistent snapshot：启动一致性读

start transaction read only; #开启一个只读事务

start transaction read only , with consistent snapshot; #开启只读事务和一致性读

start transaction read write , with consistent snapshot; #开启读写事务和一致性读

注意：

• read only 和 read write 使用来设置所谓的事务访问模式的，就是以只读还是读写的方式来访问数据库中的数据，一个事务的访问模式不能同时既设置为只读的也设置为读写的，所以不能同时把read only和read write放到start transaction语句后面
• 如果我们不显示的指导事务的访问模式，那么改事务就是读写模式

步骤2：

一系列事务中的操作（主要是DML，不含DDL）

步骤3：

提交事务 或 中止事务（即回滚事务）

# 提交事务 当提交事务后，对数据库的修改是永久性的
mysql > COMMIT;

# 回滚事务。即撤销正在进行的所有没有提交的修改
mysql > ROLLBACK;

#将事务回滚到某个保存点
mysql > ROLLBACK TO [SAVEPOINT]

其中关于savepoint的相关操作有

# 在事务中创建保存点，方便后续针对保存点进行回滚。一个事务中可以存在多个保存点
savepoint 保存点名称;

# 删除某个保存点
release savepoint 保存点名称

2.2 隐式事务

MySQL中有一个系统变量 autocommit

SHOW VARIABLES LIKE 'autocommit';

默认是开启自动提交事务的

我们如果想关闭这种自动提交的功能，可以使用下面2种方法

• 显示的使用start transaction或者begin语句开启一个事务。这样在本次事务提交或者回滚前会暂时关闭掉自动提交的功能
• 把系统变量 autocommit的值设置为OFF

这样的话，我们写入的多条语句就属于同一个事务了，直到我们显式的写出commit语句来把这个事务提交掉，或者显示的rollback语句来把这个事务回滚掉。

补充：Oracle默认不自动提交，需要手写commit命令，而Mysql默认自动提交

2.3 隐式提交数据的情况

• 数据库定义语言（DDL）

数据库对象，指的就是数据库、表、视图、存储过程等结构。

当我们使用create、alter、drop等语句去修改数据库对象时，就会隐式的提交前边语句所属于的事务。即：

BEGIN;

select ...
update ... #事务中的语句

create table ....  #此语句会隐式的提交前边语句所属于的事务 

• 隐式使用或修改mysql 数据库中的表

当我们使用 alter user、create user、drop user、grant、rename user、remove、set、password等语句时也会隐式的提交前边语句所属于的事务。

• 事务控制或关于锁定的语句

1、当我们在一个事务还没提交或者回滚时就又使用start transaction或者begin语句开启了另一个事务时，会隐式的提交上一个事务。即

BEGIN;

select ...
update ... #事务中的语句

BEGIN;  # 此语句会隐式的提交前面语句所属于的事务

2、当前autocommit系统变量的值为OFF，我们手动把它调为ON时，也会隐式的提交前边语句所属的事务。

3、使用lock tables、unlock tables等关于锁定的语句也会隐式的提交前边语句所属的事务

• 加载数据的语句

使用load data语句来批量往数据库中导入数据时，也会隐式的提交前面语句所属的事务。

• 关于Mysql复制的一些语句

使用start slave、stop slave、reset slave、change master to等语句会隐式提交前面语句的事务

• 其他的一些语句

2.4 completion_type 参数

1、completion = 0，默认情况，当我们执行commit的时候会提交事务，在执行下一个事务时，还需要使用start transaction或者begin来开启

2、completion = 1，这种情况下，当我们提交事务后，相当于执行了 commit and chain ，也就是开启一个链式事务，即当我们提交事务之后会开启一个相同隔离级别 的事务。

3、completion = 2，这种情况下 commit = commit and release，也就是当我们提交后，会自动与服务器断开连接。

当我们设置 autocommit=0 时，不论是否采用 START TRANSACTION 或者 BEGIN 的方式来开启事务，都需要用 COMMIT 进行提交，让事务生效，使用 ROLLBACK 对事务进行回滚

当我们设置 autocommit=1 时，每条 SQL 语句都会自动进行提交。 不过这时，如果你采用 START TRANSACTION 或者 BEGIN 的方式来显式地开启事务，那么这个事务只有在 COMMIT 时才会生效，在 ROLLBACK 时才会回滚。

3、事务的隔离级别

MySQL是一个 客户端／服务器 架构的软件，对于同一个服务器来说，可以有若干个客户端与之连接，每个客户端与服务器连接上之后，就可以称为一个会话（ Session ）。

每个客户端都可以在自己的会话中向服务器发出请求语句，一个请求语句可能是某个事务的一部分，也就是对于服务器来说可能同时处理多个事务。

事务有 隔离性 的特性，理论上在某个事务 对某个数据进行访问 时，其他事务应该进行排 队 ，当该事务提交之后，其他事务才可以继续访问这个数据。

但是这样对 性能影响太大 ，我们既想保持事务的隔离性，又想让服务器在处理访问同一数据的多个事务时 性能尽量高些 ，那就看二者如何权衡取舍了

3.1 数据准备

我们需要创建一个表：

CREATE TABLE student (
  studentno INT,
  NAME VARCHAR (20),
  class VARCHAR (20),
  PRIMARY KEY (studentno)
) ENGINE = INNODB CHARSET = utf8;

然后向这个表里插入一条数据：

INSERT INTO student VALUES(1, '小谷', '1班');

3.2 数据并发问题

针对事务的隔离性和并发性，我们怎么做取舍呢？先看一下访问相同数据的事务在 不保证串行执行（也就是执行完一个再执行另一个）的情况下可能会出现哪些问题：

1、脏写（Dirty Write）

对于两个事务 Session A、Session B，如果事务Session A 修改了 另一个 未提交 事务Session B 修改过 的数据，那就意味着发生了 脏写

2、脏读（Dirty Read）

对于两个事务 Session A、Session B，Session A 读取 了已经被 Session B 更新 但还 没有被提交 的字段。之后若 Session B 回滚 ，Session A 读取 的内容就是临时且无效的。

3、不可重复读（Non-Repeatable Read）

对于两个事务Session A，Session B。Session A读取了一个字段，然后Session B修改了这个字段，然后Session A，再次去读同一个字段，值就不同了。那就意味着发生了不可重复读。

我们在Session B中提交了几个隐式事务（注意是隐式事务，意味着语句结束，事务会自动提交），这些事务都修改了studentno列为1的记录的name字段的值，每次提交事务后，如果Session A中的事务都可以查到最新的值，这种现象称作为不可重复读。

4、幻读（Phantom）

对于两个事务SessionA，SessionB，SessionA从一个表中读取了一个字段，然后Session B在该表中插入了一些新的行。之后，如果Session A再次读取同一个表,就会多出几行。这就意味着发生了幻读。

Session A中的事务先根据条件 studentno > 0这个条件查询表student，得到了name列值为’张三’的记录；

之后Session B中提交了一个 隐式事务,该事务向表student中插入了一条新记录；

之后Session A中的事务再根据相同的条件 studentno > 0查询表student，得到的结果集中包含Session B中的事务新插入的那条记录，这种现象也被称之为 幻读。我们把新插入的那些记录称之为 幻影记录

注意1：

那如果Session B中删除了一些符合studentno > 0的记录，而不是插入新记录，那Session A之后再根据 studentno > 0的条件读取的记录变少了，这种现象算不算幻读呢？

这种不算幻读，幻读强调的是一个事务按照某个相同条件多次读取记录时，后读取时读到了原来没有读到的记录。

注意2：

那对于先前已经读到的记录，之后又读取不到这种情况，算啥呢？这相当于对每条记录都发生了不可重复读的现象。

幻读只是重点强调读取到了之前没有读取到的记录。

3.3 SQL的四种隔离级别

按问题严重排序

脏写 > 脏读 > 不可重复读 > 幻读

我们愿意舍弃一部分隔离性来换取一部分性能在这里就体现在：

设立一些隔离级别，隔离级别越低，并发问题发生的就越多。 SQL标准 中设立了4个 隔离级别：

• READ UNCOMMITTED：读未提交，在该隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。不能避免脏读、不可重复读、幻读

• READ COMMITTED：读已提交，它满足了隔离的简单定义：一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。这是大多数数据库系统的默认隔离级别，但不是MySQL默认的。可以避免脏读，但不可重复读、幻读问题仍然存在

• REPEATABLE READ：可重复读（Mysql默认隔离级别），事务A在读到一条数据之后，此时事务B对该数据进行了修改并提交，那么事务A再读该数据，读到的还是原来的内容。可以避免脏读、不可重复读，但幻读问题仍然存在。这是MySQL的默认隔离级别

• SERIALIZABLE：可串行化，确保事务可以从一个表中读取相同的行。在这个事务持续期间，禁止其他事务对该表执行插入、更新和删除操作。所有的并发问题都可以避免，但性能十分低下。能避免脏读、不可重复读和幻读

  SQL标准 中规定，针对不同的隔离级别，并发事务可以发生不同严重程度的问题，具体情况如下

  

脏写怎么没涉及到？因为脏写这个问题太严重了，不论是哪种隔离级别，都不允许脏写的情况发生

不同的隔离级别有不同的现象，并有不同的锁和并发机制，隔离级别越高，数据库的并发性能就越差，4种事务隔离级别与并发性能的关系如下：

3.4 Mysql支持的四种隔离级别

MySQL的默认隔离级别为REPEATABLE READ（可重复读），我们可以手动修改一下事务的隔离级别

查看隔离级别

# 5.7 
SHOW VARIABLES LIKE 'tx_isolation';
# 8.0
SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';

3.5 如何设置事务的隔离级别

通过下面的语句修改事务的隔离级别：

SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL 隔离级别;

#或者：
SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION_ISOLATION = '隔离级别'

#其中，隔离级别格式：
READ UNCOMMITTED;  #读未提交
READ COMMITTED;		#读已提交
REPEATABLE READ;	#重复读
SERIALIZABLE;		#串行化

关于设置时使用GLOBAL或SESSION的影响：

• 使用 GLOBAL 关键字（在全局范围影响）

SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

#或者

SET GLOBAL TRANSACTION_ISOLATION = 'SERIALIZABLE';

则：

1、当前已经存在的会话无效 2、只对执行完该语句之后产生的会话起作用

• 使用 SESSION 关键字（在会话范围影响）

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

#或者

SET SESSION TRANSACTION_ISOLATION = 'SERIALIZABLE';

则：

1、对当前会话后续的事务有效 2、如果在事务之间执行，则对后续事务有效

3、该语句可以在已经开启的事务中间执行，但不会影响正在执行的事务

小结：

数据库规定了多种事务隔离级别，不同隔离级别对应不同的干扰程度，隔离级别越高，数据一致性就越好，但并发性就越弱。

3.6 不同隔离级别举例

演示1：读未提交之脏读

1、先将事务1，事务2的会话隔离级别设置成读未提交

2、会话1，开启事务1，查询account的数据

3、会话2，开启事务2，执行修改sql，将id=2的用户加上100块钱。(此时未提交事务2)

BEGIN;
UPDATE account SET balance = balance + 100 WHERE id =2;

4、事务1再去查询account的数据

5、发现事务1读到了事务2未提交的数据，我们将事务2回滚，发现id=2的用户的balance值又变成100了。

这就是出现了 读未提交隔离级别下的 脏读，一个事务读到了另一个事务未提交的数据。

演示2：读已提交

读已提交，能解决脏读问题，但是会出现不可重读的问题，同一事务，前后两次读取到的数据不同了。

演示3：可重复读

设置隔离级别为可重复读，事务的执行流程如下：

(默认级别：可重复读，就解决了不可重复读的问题) ，但是会出现幻读的情况。

演示4：幻读

虽然看不到（因为解决了不可重复读嘛），但是，不能新增主键重复的值了，确实影响到了事务1。

幻读，并不是说两次读取的结果集不同，幻读侧重的方面是某一次的select操作得到的结果所表征的数据状态无法支撑后续的业务操作。

更为具体一些就是：select某记录是否存在，不存在，准备去插入此记录，但是执行insert 的时候 发现此记录已经存在了，无法插入，此时就发生了幻读。（前后操作不一致，明明不存在，为什么会插入失败呢？就好像发生了幻觉一样）

在RR隔离级别下，step1、step2是会正常执行的，step3则会报错主键冲突，对于事务1的业务来说是执行失败的，这里事务1就是发生了幻读，因为事务1在step1中读取的数据状态并不能支撑后续业务的操作。

事务1：见鬼了，我刚才读到的结果应该可以支持我的insert操作才对啊，为什么现在不可以呢？事务1不敢相信又执行了一次step4，发现和step1读取的结果是一样的（可重复读下面的MVCC机制）。此时，幻读无疑已经发生，事务1无论读取多少次，都查不到 id =3 的记录，但它的确插入这条他通过读取来认定不存在的记录（此数据已被事务2插入），对于事务1来说，它幻读了。

其实可重复读是可以避免幻读的。

通过对select 操作手动加 行X锁（独占锁），( select … for update 这也是 串行化 隔离级别下隐式会给你做的事情 )。同时，即使当前记录不存在，比如id=3是不存在的，当前 事务也会获得一把记录锁（因为InnoDB的行锁锁定的是索引，故记录实体存在与否没关系，存在就加行X锁，不存在就加间隙锁）,其他事务则无法插入此索引的记录 ，故杜绝了幻读。

在串行话隔离级别下，step1执行时会隐式的添加（行占锁）/gap（X锁），从而step2会被阻塞，step3会正常执行，待事务1提交后，事务2才能继续执行（主键冲突执行失败），对于事务1来说是正确的。成功的阻塞扼杀了扰乱业务事务2，对事务1来说他前期的读取结果是可以支持后续业务的。

所以Mysql的幻读并不是说读取两次结果集返回不同，而是事务在插入事前检测不存在的记录，惊奇的发现这些数据已经存在了，之前的检测获取到的数据跟个鬼一样。

博主个人开源博客地址：www.chengke.net，质量拉满，涵盖高质量开源项目，欢迎来访。