事务解密：轻松理解并发世界的四大难题！

随便聊聊

数据库，就像是现代业务系统的数据“心脏”，不停地将数据泵送到各个业务处理器中。为了尽可能的提高”泵血“速度，并发在这个过程中起到了无可替代的作用，但是一系列问题也随之而来。为了解决并发过程中的问题，一个新概念开始萌芽：事务（Transaction。

什么是事务

事务，说白了，就是一组不可分割的操作集合，要么全成功，要么全失败，不允许中途插队。具体俩说， 事务得遵循以下四个原则

1. 原子性(Atomicity)：一个 事务 中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节，而且 事务在执行过程中发生错误，会被回滚到 事务 开始前的状态，就像这个 事务从来没有执行过一样。
2. 一致性（Consistency）：是指 事务操作前和操作后，数据满足完整性约束，数据库保持一致性状态。比如说一个 事务的作用是增加50个商品库存，那么当 事务结束后，要么成功，商品库存增加50，要么失败，商品库存保持不变。不能出现 事务执行成功商品增加20，或是失败商品库存减少10这类不满足数据一致性的情况。
3. 隔离性（Isolation）：数据库允许多个并发 事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个 事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致，因为多个 事务同时使用相同的数据时，不会相互干扰，每个 事务都有一个完整的数据空间，对其他并发 事务是隔离的。
4. 持久性（Durability）： 事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。

那么这四个特性分别需要通过什么技术实现呢？这里以InnoDB为例：

1. 持久性是通过redo log来保证的
2. 原子性是通过undo log来保证的
3. 隔离性是通过MVCC或者锁机制来保证的
4. 一致性是通过持久性+原子性+隔离性来保证

在这篇文章中，将主要着力于阐述清楚 事务的隔离性，避免一次性输入过多的概念让大家筋疲力尽。

并发是如何影响数据库的？

上面我们已经聊过数据库的 事务必须要遵守隔离性，那么如果不遵守隔离性将会发生什么有趣（bushi）的事情呢？接下来让我们来看看。

脏写（Dirty Write）

影响最恶劣的问题叫做脏写，定义如下：如果一个 事务修改了另一个未提交 事务修改过的数据，就叫做发生了脏写。下面给出一个简单的示意图：

事务小王和 事务小张各自准备对记录小红的男朋友字段进行修改，小红接受了小张，但是拒绝了可怜的小王，因此 事务小王进行回滚。但是这样子就出现大问题了，小王的回滚将会导致小张丢失表白成功的数据丢失。那小张肯定不干了，你失败了，凭啥拉我垫背呢？这种现象就叫脏写，因为造成的影响太过于恶劣，在数据库中通常完全禁止这种情况发生。

脏读（Dirty Read）

第二个问题叫做 脏读：如果一个 事务读到了另一个未提交 事务修改过的数据，就叫做发生了 脏读。示意图如下

如果 事务A正准备向余额中存入了100元，此时虽然修改了记录信息，但是还没有提交，接着 事务B读取了余额，在这时， 事务A忽然发现今天自己身上没带够100块，于是撤销了存款操作。这时 事务B就懵圈了，这时候 事务B读到的数据实际上是不存在的，如果接下来在 事务B中进行了如付款这类的操作， 事务B仍然会认为账户余额剩余200元，将会有可能出现超额支付的情况。

不可重复读（Non-Repeatable Read）

如果一个 事务只能读到另一个已经提交的 事务修改过的数据，并且其他 事务每对该数据进行一次修改并提交后，该 事务都能查询得到最新值，那就意味着发生了不可重复读，示意图如下：

不可重复读这个名字刚开始听起来总觉得又怪又难记。不可重复读实际上就是再说，在这种 事务中，不应该进行重复读取的操作，所以叫做不可重复读。上面的例子给出的是 事务A读取到了 事务B修改并提交的记录，如果 事务A原先读到的记录被 事务B删除导致读不到了，这种情况同样也属于不可重复读。

所以 脏读和不可重复读的区别就在于 脏读可以读取到未提交 事务修改过的数据，而不可重复读则是读取到被已经提交 事务修改的数据

幻读（Phantom Read）

如果一个 事务先根据某些条件查询出一些记录，之后另一个 事务又向表中插入了符合这些条件的记录，原先的 事务再次按照该条件查询时，能把另一个 事务插入的记录也读出来，那就意味着发生了幻读，示意图如下：

通常上面四种问题的严重程度是这样子排序的：脏写 > 脏读 > 不可重复读 > 幻读

SQL标准中的隔离级别

现在我们已经了解到，如果不保证隔离性，并发 事务可能会导致一系列危险的问题，因此我们希望不同客户端在并发访问数据库的时候，可以做到相互之间互相隔离，最好做到对于彼此没有任何影响。但是我们也需要认识到，随着隔离程度的不断提高，数据库的性能也会随之下降。举个最极端的情况，当数据库不允许并发访问，也就是只能顺序访问的时候，自然就会有最好的隔离性，因为不同客户之间根本不会相互影响。

事实上，由于数据库有非常多的应用场景，在某些场景下，允许数据库适当的降低隔离级别来获得更好的并发性能。比如在某一个场景下，访问者只对数据库进行读操作，那么就根本不需要关系数据库的隔离性这种事，因为在这种情况下，上面所担心的问题统统不会发生。

为了满足使用中不同场景的需求，大伙们一起设计了4个规范隔离级别来平衡性能和数据的安全性。

• READ UNCOMMITTED：未提交读。
• READ COMMITTED：已提交读。
• REPEATABLE READ：可重复读。
• SERIALIZABLE：可串行化。

这四种隔离级别分别可以解决的不同程度严重的问题，具体情况如下表所示：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
READ UNCOMMITTED	可能发生	可能发生	可能发生
READ COMMITTED	不会发生	可能发生	可能发生
REPEATABLE READ	不会发生	不会发生	可能发生
SERIALIZABLE	不会发生	不会发生	不会发生

到这里位置，关于 事务的基本概念问题就已经全部介绍完毕，接下来真正硬核的部分才要刚刚开始。如果上面的内容看起来还是感觉晕晕乎乎的，不要着急，尝试着认真理解相关概念。因为英文直译确实让这些名词看起来让人摸不着头脑，但是它们的核心其实并不困难。 在接下来的两篇文章中，将分别从锁和MVCC两种方案探索MySQL 事务的具体实现。

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