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MySQL8事务篇1-事务的基本知识

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1. 数据库事务概述

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。

MySQL8事务篇1-事务的基本知识

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)，那么这些修改就 永久 地保存下来；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。

1.3、事务的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，是不存在中间的状态。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）

    (国内很多网站上对一致性的阐述有误，具体你可以参考Wikipedia对Consistency的阐述)

    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，跟具体的业务有关。

    那什么是合法的数据状态呢？满足 预定的约束 的状态就叫做合法的状态。通俗一点，这状态是由你自己来定义的（比如满足现实世界中的约束）。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300元出去，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，为什么呢？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账户，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唯一，就破坏了事务的一致性要求。

  • 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 的其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

    如果无法保证隔离性会怎么样？假设A账户有200元，B账户0元。A账户往B账户转账两次，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：

    UPDATE accounts SET money = money - 50 WHERE NAME = 'AA';
UPDATE accounts SET money = money + 50 WHERE NAME = 'BB';

    MySQL8事务篇1-事务的基本知识

  • 持久性（durability）

    持久性是指一个事务一旦被提交，它对数据库中数据的改变就是 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。

    持久性是通过 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。

    这样做的好处是，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。

总结 ACD是事务的四大特性，在这四个特性中，原子性是基础，隔离性是手段，一致性是约束条件，而持特久性是我们的目的。

数据库事务，其实就是数据库设计者为了方便起见，把需要保证原子性、隔离性、一致性和持久性的一个或多个数据库操作称为一个事务。

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 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：

MySQL8事务篇1-事务的基本知识 图中可见，只有当事务处于提交的或者中止的状态时，一个事务的生命周期才算是结束了。对于已经提交的事务 来说，该事务对数据库所做的修改将永久生效，对于处于中止状态的事务，该事务对数据库所做的所有修改都会 被回滚到没执行该事务之前的状态。

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 ：

  • 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：只读事务中只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、改操作的。

  • READ WRITE ：标识当前事务是一个 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。

  • WITH CONSISTENT SNAPSHOT ：启动一致性读。

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；

#刷除某个保存点。
RELEASE SAVEPOINT 保存点名称

2.2 隐式事务

MySQL中有一个系统变量 autocommit：

mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'autocommit';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| autocommit    | ON    |
+---------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

当然，如果我们想关闭这种自动提交 的功能，可以使用下边两种方法之一：

  • 显式的的使用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 ，就像这样：
SET autocommit = OFF;
#或
SET autocommit = 0;

我们写入的多条语句就算是属于同一个事务了，知道我们显示的写出COMMIT 语句来把这个事务提交掉，或者显示的写出 ROOLLBACK 语句来把这个事务回滚掉。

补充，Oracle 默认是不自动提交，需要写COMMIT 命令，而MySQL是默认自动提交

2.3 隐式提交数据的情况

  • 数据定义语言（Data definition language，缩写为：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...  #事务中的一条语句
UPDATE...  #事务中的一条语句
...        #事务中的其它语句

CREATE TABLE,...: #此语句会跑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、REVOKE、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
    • 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.·,#事务中的一条语句
 UPDATE,.,#事务中的一条语句
 ... #事务中的其它语句
 BEGIN:#此语句会隐式的提交前边语句所属于的事务
    • 当前的 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。
    • 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，也会隐式的提交前边语句所属的事务。
  • 关于MySQL复制的一些语句
    • 使用START SLAVE、STOP SLAVE、RESET SLAVE、CHANGE MASTER TO等语句时会隐式的提交前边语句所属的事务。
  • 其它的一些语句
    • 使用ANALYZE TABLE、CACHE INDEX、CHECK TABLE、FLUSH、LOAD INDEX INTO CACHE、OPTIMIZE TABLE、REPAIR TABLE、RESET等语句也会隐式的提交前边语句所属的事务。

2.4 举例1：提交和回滚

我们看下在MySQL 的默认状态下，下面的这个事务最后的处理结果是什么？

情况1：

CREATE TABLE user（name varchar（20）, PRIMARY KEY （name）） ENGINE=InnoDB;
BEGIN；
INSERT INTO user SELECT '张一
COMMIT；
BEGIN;
INSERT INTO user SELECT '李四’；
INSERT INTO user SELECT '李四'； ROLLBACK;
SELECT * FROM user；

运行结果（1行数据）：

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected （0.00 秒）
mysql> BEGIN;
Query OK, 0 rows affected （0.00 秒）
mysql> INSERT INTO user SELECT '李四'；
Query OK, 1 rows affected （0.00 秒）
mysql> INSERT INTO user SELECT '李四'； Duplicate entry '李四'for key 'user.PRIMARY mysql> ROLLBACK；
Query OK, 0 rows affected （0.01 秒）
mysql> select * from user;
+------+
| name |
+------+
| 张三  |
+------+
1行于数据集（0.01秒）

情况2：

CREATE TABLE user (name varchar(20), PRIMARY KEY (name)) ENGINE=InnoDB;
BEGIN;
INSERT INTO user SELECT '张二'；
COMMIT；
INSERT INTO user SELECT '李四'；
INSERT INTO user SELECT '李四'； ROLLBACK;
            运行结果(2行数据)：
mysql> SELECT * FROM user;
+------+
I name |
+------+
I张三    I
I李四    I
+------+
2行于数据集(0.01秒)

情况3：

CREATE TABLE user(name varchar(255), PRIMARY KEY (name)) ENGINE=InnoDB;
SET @@completion_type = 1;
BEGIN;
INSERT INTO user SELECT '张一 COMMIT;
INSERT INTO user SELECT '李四’；
INSERT INTO user SELECT '李四'；
ROLLBACK；
SELECT * FROM user;
运行结果（1行数据）：
mysql> SELECT * FROM user;
+------+
I name |
+------+
I张三    I
+------+
1行于数据集（0.01秒）

你能看到相同的SQL代码，只是在事务开始之前设置了SET@comp1et1 on_type=1;,结果就和我们第一次处理的一样，只有一个“张三”。这是为什么呢？

这里我讲解下MySQL中completion_type参数的作用，实际上这个参数有3种可能：

  • completion=0，这是默认情况。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，

  • 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。

  • 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')；

现在表里的数据就是这样的：

MySQL8事务篇1-事务的基本知识

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T)的情况下可能会出现哪些问题：

  • 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 MySQL8事务篇1-事务的基本知识
    • Session A和Session B各开启了一个事务，Session B中的事务先将studentno?列为1的记录的name列更新为'李四'，然后Session A中的事务接着又把这条studentno?列为1的记录的name列更新为'张三'。如果之后Session B中的事务进行了回滚，那么Session A中的更新也将不复存在，这种现象就称之为脏写。这时Session A中的事务就没有效果了，明明把数据更新了，最后也提交事务了，最后看到的数据什么变化也没有。这里大家对事务的隔离级比较了解的话，会发现默认隔离级别下，上面SessionA中的更新语句会处于等待状态，这里只是跟大家说明一下会出现这样现象。

  • 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无效的。

    MySQL8事务篇1-事务的基本知识

    • Session A和Session B各开启了一个事务，Session B中的事务先将studentno列为1的记录的name列更新 为‘张三'，然后Session A中的事务再去查询这条studentno为1的记录，如果读到列name的值为张三，而 Session B中的事务稍后进行了回滚，那么Session A中的事务相当于读到了一个不存在的数据，这种现象 就称之为脏读。

  • 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更新了该字段。之后 Session A再次读取同一个字段，值就不同了。那就意味着发生了不可重复读。

    MySQL8事务篇1-事务的基本知识

    • 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就提交了)，这些事务 都修改了studentno列为1的记录的列name的值，每次事务提交之后，如果Session A中的事务都可以查看 到最新的值，这种现象也被称之为不可重复读。

  • 幻读(Phantom )

    • 对于两个事务Session A、Session B, Session A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。那就意味着发生了幻读。

    MySQL8事务篇1-事务的基本知识

    • 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：

    有的同学会有疑问，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？这种现象不属于幻读，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，后读取时读到了之前没有读到的记录。

    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？这相当于对每一条记录都发生了不可重复读的 现象。幻读只是重点强调了读取到了之前读取没有获取到的记录。

3.3 SQL中的四种隔离级别

按照严重性来排一下序：

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，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:

隔离级别脏读可能性不可重复读可能性幻读可能性加锁读
READ UNCOMMITTEDYesYesYesNo
READ COMMITTEDNoYesYesNo
REPEATABLE READNoNoYesNo
SERIALIZABLENoNoNoYes

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：

MySQL8事务篇1-事务的基本知识

3.4 MySQL支持的四种隔离级别

不同的数据库厂商对SQL标准中规定的四种隔离级别支持不一样。比如，Oracle就只支持READ COMMITTED(默认隔离级别)和SERIALIZABLE隔离级别。MySQL虽然支持4种隔离级别，但与SQL标准中所规定的各级隔离级别允许发生的问题却有些出入，MySQL在REPEATABLE READ隔离级别下，是可以禁止幻读问题的发生的，禁止幻读的原因我们在后续讲解。

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

# 查看隔离级别，MySQL 5.7.20的版本之前：
mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'tx_isolation';
+---------------+-----------------+
| Variable_name |      Value      |
+---------------+-----------------+
| tx_isolation  | REPEATABLE-READ |
+---------------+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)


# MySQL 5.7.20版本之后，引入transaction_isolation来替换tx_isolation

# 查看隔离级别，MySQL 5.7.20的版本及之后：
mysql> SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
1 row in set (0.02 sec)
#或者不同MySQL版本中都可以使用的：
SELECT @@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;
#其中，隔离级别格式：
> READ UNCOMMITTED
> READ COMMITTED
> REPEATABLE READ
> SERIALIZABLE

或者：

SET [GLOBAL|SESSION] TRANSACTION_ISOLATION = '隔离级别'
#其中，隔离级别格式：
> READ-UNCOMMITTED
> READ-COMMITTED
> REPEATABLE-READ
> SERIALIZABLE

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
SET GLOBAL TRANSACTION.ISOLATION = 'SERIALIZABLE,;
    则
    • 当前已经存在的会话无效
    • 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
SET SESSION TRANSACTION.ISOLATION = 'SERIALIZABLE';
    则：
    • 对当前会话的所有后续的事务有效
    • 如果在事务之间执行，则对后续的事务有效
    • 该语句可以在已经开启的事务中间执行，但不会影响当前正在执行的事务

如果在服务器启动时想改变事务的默认隔离级别，可以修改启动参数transaction_isolation的值。比如在启动服务器时指定了transaction_isolation=SERIALIZABLE,那么事务的默认隔离级别就从原来的 REPEATABLE-READ变成了SERIALIZABLE。

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，但并发性越弱。

3.6 不同隔离级别举例

演示1：读未提交之脏读

设置隔离级别为未提交读：

MySQL8事务篇1-事务的基本知识 事务1和事务2 的执行流程如下：

MySQL8事务篇1-事务的基本知识

演示2：读已提交

MySQL8事务篇1-事务的基本知识 设置隔离级别为可重复读，事务的执行流程如下：

MySQL8事务篇1-事务的基本知识

演示3：幻读

MySQL8事务篇1-事务的基本知识

4. 事务的常见分类

从事务理论的角度来看，可以把事务分为以下几种类型：

  • 扁平事务（Flat Transactions）
  • 带有保存点的扁平事务（Flat Transactions with Savepoints）
  • 链事务（Chained Transactions）
  • 嵌套事务（Nested Transactions）
  • 分布式事务（Distributed Transactions）

参考文章

转载自:https://juejin.cn/post/7072295570068504612
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