mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

  • A+
所属分类:mysql  数据库

这篇文章将会总结mysql中innodb的事务隔离级别,以及幻读、脏读、不可重读的区别。

之前的文章已经总结了事务的相关概念以及事务控制语句,如需参考可点击下列直达链接。

mysql/mariadb知识点总结(20):事务控制语句 (事务总结之二)

mysql/mariadb知识点总结(19):事务相关概念 (事务总结之一)

在本博客中,"mysql"是一个系列文章,这些文章主要对mysql/mariadb的常用知识点进行了总结,每一篇博客总结的知识点有所不同,具体内容可参考mysql文章列表。

mysql文章列表直达链接:mysql知识点总结

 mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

事务隔离级别概述

mysql中,innodb所提供的事务符合ACID的要求,而事务通过事务日志中的redo log和undo log满足了原子性、一致性、持久性,事务还会通过锁机制满足隔离性,在innodb存储引擎中,有不同的隔离级别,它们有着不同的隔离性。

 

什么是事务的隔离级别?如果只是从概念上理解的话可能比较模糊,咱们直接看看不同隔离级别下的实际表现是什么样子的,再结合理论去理解,就会明了很多。首先,打开两个终端,同时连接到当前数据库,如下图所示,我们对两个回话进行编号,并且以颜色区分,1号会话使用黄色进行标识,2号会话使用红色进行标识。

使用show processlist语句,可以看到,已经有两个线程链接到当前数据库。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

两个会话使用相同的数据库。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

两个会话中同时各自开启一个事务。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

由于下面的所有操作会在两个会话中来回切换,所以,为了方便描述,我们为每个操作的顺序进行编号,例如下图中,我们先在会话1的事务1中执行了更新操作,然后在事务1中执行了查询操作,最后又在会话2中的事务2中执行了查询操作,按照操作顺序,为各个操作进行了顺序编号。

从上图可以看到,在事务1中显示的数据已经发生了改变,第2条数据对应的字符串已经变为test,事务2中显示的数据未发生改变,没错,你肯定会说,那是因为事务1还没有提交,所以,事务2中还无法看到被修改的数据,那么,我们将会话1中的事务提交试试看,看看事务1提交后,事务2中的数据会不会发生改变。

那么,在事务提交之前,我们现在两个会话中再次查询一次,两个事务中的数据显示如下图中的操作1与操作2的显示结果。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

然后我们执行上图中的第3步,将事务1中的修改操作进行提交,在事务2中再次查看t1表中的数据(第4步),经过查看发现,t1表中的第2条数据对应的字符串仍然没有发生改变,这种情况可能和我们一厢情愿想象的状况有些不同,在不了解事务的隔离级别之前,你可能会认为,当上图中的事务1提交以后,在事务2中再次查询同一张表的数据时,应该会看到事务1中的修改,但是实际上并没有,在会话2没有提交之前,从t1表中查询出的数据一直都是不变的,直到会话2提交以后,再次查询t1表的数据,才发现t1表的第2条数据对应的字符串已经发生了改变,出现这种现象,是因为mysql默认的隔离级别造成的,而不同的隔离级别会体现出不同的隔离效果,所以,事务的隔离级别,决定了各个事务之间的隔离性,我想,看到这里,你已经对事务的隔离性有了一个大概的了解,但是具体有几个隔离级别,每个隔离级别下有哪些特性,我们慢慢总结。

 

此处,我们先列出innodb中事务的所有隔离级别,然后再逐个了解它们,事务的隔离级别一共有如下4种。

READ-UNCOMMITTED : 此隔离级别翻译为 "读未提交"。

READ-COMMITTED : 此隔离级别翻译为 "读已提交" 或者 "读提交"。

REPEATABLE-READ : 此隔离级别翻译为 "可重复读" 或者 "可重读"。

SERIALIZABLE : 此隔离级别翻译为"串行化"。

 

而mysql默认设置的隔离级别为REPEATABLE-READ,即 "可重读"。使用如下语句可以查看当前设置的隔离级别

show variables like 'tx_isolation';

如下图所示,默认设置的隔离级别为可重读。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

如果需要修改my.cnf配置文件,则可通过如下参数配置mysql的事务隔离级别,注意,不是使用tx_isolation,而是使用transaction_isolation

transaction_isolation=REPEATABLE-READ

   

隔离级别:可重读

我们先来总结一下可重读隔离级别的特性,仍然以刚才文章开头的示例为例,下图中,再回话1与回话2中同时开启两个事务,在事务1的事务中修改了t1表的数据以后(将第二条数据的t1str的值修改为test),事务2中查看到的数据仍然是事务1修改之前的数据,即使事务1提交了,在事务2没有提交之前,事务2中查看到的数据都是相同的,比如t1表中的第2条数据,不管事务1是否提交,在事务2没有提交之前,这条数据对于事务2来说一直都是没有发生改变的,这条数据在事务2中是可以重复的被读到,所以,这种隔离级别被称为"可重读"。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三) 

但是,你可能会有个问题,之前说过,事务的隔离性是由锁来实现的,那么,当上图中的事务1中执行更新语句时,事务1中应该对数据增加了写锁,但是在事务2中,仍然可以进行查询操作,即进行读操作,可是写锁是排他锁,在事务1中已经添加了写锁的情况下,为什么事务2还可以读取呢?这是因为innodb采用了"一致性非锁定读"的机制提高了数据库并发性。一致性非锁定读表示在如果当前行被施加了排他锁,那么当需要读取行数据时,则不会等待行上的锁的释放,而是会去读取一个快照数据,如下图所示

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

上图展示了innodb中一致性非锁定读的过程。之所以称其为非锁定读,是因为它不需要等待被访问的行上的排他锁的释放。而上图中的快照的实现是由事务日志所对应的undo段来完成,其实快照就是该行所对应的之前的版本的数据,即历史数据,一行记录可能有不止一个快照数据。并不是所有隔离级别都使用了一致性非锁定读,在"可重读"和"读提交"的隔离级别下,innodb存储引擎使用了一致性非锁定读,但是在这两个隔离级别中,对于快照数据的定义也不相同,在"可重读"隔离级别下,快照数据是指当前事务开始时数据的样子,所以,在刚才的示例中,事务2中t1表对应的第二条记录的t1str的值一直都是2,因为在事务2开始的时候,其值就是2,这也是其可重读的特性,但是在"读提交"的隔离级别下,由于对于快照的定义不同,所以显示的现象也不同,这在做"读提交"隔离级别的实验时我们自然就会明白。

 

在可重读的隔离级别下,可能会出现"幻读"的问题,那么什么是幻读,我们一起来看一下。

当前的隔离级别仍然是"可重读",现在来看一个幻读的示例,根据序号顺序查看下图中的操作即可。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

从上图可以看出,从上图中的第5步开始,数据其实就已经发生了改变,到第7步时,事务2还是无法看到数据的改变,但是当事务2更新数据以后,发现莫名其妙的多出了一条数据。在同一个事务中,执行两次同样的sql,第二次的sql会返回之前不存在的行,或者之前出现的数据不见了,这种现象被称之为"幻读"。

注意:上例中第8步执行的update语句并没有指定任何条件,相当于更新表中的所有行的对应字段,如果你指定了条件,并且没有更新到"隐藏"的行,那么可能无法看到幻读现象

隔离级别:串行化

所以,经过上述实验我们可以发现,事务处于REPEATABLE-READ :"可重复读" 级别时,会出现幻读的情况,而在之前,我们已经提到过,不同的隔离级别,所引入的问题会有所不同,隔离性也有所不同,那么,有没有一种隔离级别,能够解决幻读的问题呢?SERIALIZABLE : "串行化"隔离级别就不会出现幻读的问题,我们来试试将事务的隔离级别设置为串行化时,事务是怎样工作的。

 

首先,我们将两个会话中的事务的隔离级别都设置为SERIALIZABLE : "串行化"。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

如上图所示,当将两个会话中的事务隔离级别同时设置为串行化以后,分别在两个会话中开启了事务1与事务2,如上图中的第1步和第2步所示,然后,进行第3步,在事务1中插入了一条数据,此时,执行第4步,在事务2中查询表t1的数据,可以,第4步好像被"卡"住了,多等一会儿,发现第4步并未执行成功,而是报了一个错误,如下图。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

从报错信息可以发现,事务2中的锁请求超时了,我们之前提到,事务的隔离性是由锁来实现的,当我们使用串行化的隔离级别时,由于事务1先对t1表施加了写锁,所以当事务2对t1表请求读锁时,会被阻塞,那么,出现请求锁超时的情况,也就算是比较正常了,所以,此时,我们是无法在事务2中读到t1表的数据的。

 

那么,我们换一种实验方法,我们在事务1中插入一条数据,然后在事务2中执行查询t1表的语句,此时事务2中的查询语句会被阻塞,这时,我们提交事务1,看看会发生什么情况。

首先,我们在事务1中插入一条数据,然后在事务2中执行查询t1表的语句,如下图,此时事务2中的查询语句被阻塞。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

趁着事务2中的查询语句被阻塞的时候,将事务1进行提交,如下图所示。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

当在事务2中执行查询语句时,查询被阻塞,此时事务1被提交,当事务1被提交后的一瞬间,事务2中的语句已经查询出结果,从返回结果可以看出,这个查询语句被阻塞了31秒左右的时间,当事务1中的写锁释放时,事务2才读出了数据。从上述实验上来看,当事务处于串行化隔离级别时,是不可能出现幻读的情况的,因为如果另一个事务中对表添加了写锁,那么在当前事务中是无法读到数据的,必须等到另一个事务提交,另一个事务释放了对表的写锁,当前事务才能进行申请读锁,使用串行化的隔离级别不会出现幻读的情况,但是,聪明如你一定发现了,当事务的隔离级别设置为串行化时,数据库失去了并发的能力,所以,我们很少将隔离级别设置为串行化,因为这种隔离性过于严格了。

 
 

隔离级别:读已提交

现在,我们已经了解了两种隔离级别,可重读与串行化,而且,我们已经了解到,串行化隔离级别的隔离性是最强的,没有并发能力,可重读隔离级别的隔离性稍微次之,但是比较串行化而言,并发能力较好,不过存在"幻读"的问题。

那么,有了之前的基础,再去理解另外两个隔离级别就容易了,我们先来聊聊"读提交"。

同样,在两个会话中同时开启两个事务,在事务1中修改t1表中的第二条数据,如下图中的1、2步所示,此时,事务1并未提交,所以如第3步所示,在事务2中并无法看到事务1中的修改,而当事务1提交以后,事务2中即可看到事务1中的修改,换句话说,就是事务2能够读到事务1提交后的更改,这种隔离级别被称为"读提交"。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

 

在"读提交"的隔离级别下,也会出现"幻读"的问题,示例如下。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

在上述示例中,事务1向t1表中插入了一行数据,在事务1提交以后,事务2中即可看到,但是事务2还没有提交,在事务2中执行两次相同的查询语句,莫名其妙的多出了一行,出现了"幻读"的情况。

在读已提交的隔离级别下,除了会出现幻读的情况,还会出现不可重读的情况。"不可重读"表示"不一定可重读",不要理解为"一定不可重读"。什么叫"不一定可重读"呢?

仍然以刚才的第一个示例为例,下图中的第3步中,获取到的第2条记录对应的t1str字段值为"test":,而在同一个事务中,第5步所查出第二条记录对应的t1str字段却变成了"ttt",所以,当我们想要再次重复读到刚才的"test",就变成了"不可重读"。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

其实,"不可重读"与"幻读"的表象都非常相似,都是在同一个事务中,并没有操作某些数据,可是这些数据却莫名的被改变了,或者突然多出了某些数据,又或者突然少了某些数据,这些状况好像都能用"幻象"这个词去理解,所以我一开始总是分不清到底什么是幻读,而且,mysql官方文档中也把不可重读归为幻读,只是大家为了更加的细化它们的区别,把他们分成了"不可重读"与"幻读",如果我们实在无法分清他们,我们可以这样理解,"幻读"的重点在于莫名其妙的增加了或减少了某些数据,"不可重读"的重点在于莫名的情况下,数据被修改更新了。

那么我们再来总结一下"读提交"这个隔离级别,在"读提交"隔离级别下,回出现"不可重读","幻读"的问题,比"可重读"隔离级别的问题更多,但是它的并发能力比"可重读"更强,我们似乎发现了一个规律,隔离级别的隔离性越低,并发能力就越强,存在的问题就越多,那么现在,我们只剩下最后一个隔离级别没有了解了,那就是"读未提交"。它的并发能力更强吗,它会有更多的问题吗?我们来看看。

 
 

隔离级别:读未提交

老规矩,我们在两个会话中同时开启两个事务,然后进行实验。

此时,我们将两个会话的事务隔离级别同时设置为读未提交,然后在两个会话中各自开启一个事务,然后在事务1中插入一条数据,并且删除一条数据,如下图中的第1步与第2步所示。

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

第1、2步执行完毕以后,事务1并未提交,此时执行步骤3,在事务2中查看t1表中的数据,是可以看到事务1中所做出的修改的。

所以,我们可以发现,在读未提交这个隔离级别下,即使别的事务所做的修改并未提交,我们也能看到其修改的数据。

当前事务能够看到别的事务中未提交的数据,我们称这种现象为"脏读",上例中,事务1并未提交,但是其所作出的修改已经能在事务2中查看到,由于事务1中的修改有可能被回滚,或者数据有可能继续被修改,所以事务2中看到数据是飘忽不定的,并不是最终的数据,并不是提交后的数据,是"脏"的,但是事务2中仍然能看到这些数据,所以,这种显现被称之为脏读,当事务的隔离级别处于"读未提交"时,其并发性能是最强的,但是其隔离性与安全性是最差的。

 

聪明如你一定想到了,当事务处于"读未提交"这种隔离级别时,会出现"脏读"的情况,同时,也会出现"不可重读","幻读"的问题。

   

脏读、幻读、不可重读的区别

现在,我们是不是更容易把脏读、幻读、不可重读混淆了呢?

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

我们一起来总结一下它们之前的区别:

脏读:当前事务可以查看到别的事务未提交的数据(侧重点在于别的事务未提交)。

幻读:幻读的表象与不可重读的表象都让人"懵逼",很容易搞混,但是如果非要细分的话,幻读的侧重点在于新增和删除。表示在同一事务中,使用相同的查询语句,第二次查询时,莫名的多出了一些之前不存在数据,或者莫名的不见了一些数据。

不可重读:不可重读的侧重点在于更新修改数据。表示在同一事务中,查询相同的数据范围时,同一个数据资源莫名的改变了。

 
 

不同的隔离级别所拥有的问题

经过上文的举例,我们已经了解了各个事务隔离级别的表象与问题,那么,我们来总结一下。

首先,我们明白了一个道理,事务的隔离级别越高,隔离性越强,所拥有的问题越少,并发能力越弱,所以,我们可以用如下表格进行总结

mysql/mariadb知识点总结(21):事务隔离级别 (事务总结之三)

weinxin
我的微信公众号
关注"实用运维笔记"微信公众号,当博客中有新文章时,可第一时间得知哦~
朱双印

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen:

目前评论:6   其中:访客  4   博主  2

    • avatar -_- 0

      照着都敲了一遍,概念算是搞清楚了。还有就是:平时开发都是通过框架操作数据库,以mybatis为例,而且也并未改过mysql的事务隔离级别配置文件,如此情况下,事务控制是怎么实现的,想了解下思路。猜想如果某个代码块加上事务控制标注后,这一块的所有sql会被begin和commit包起来,类似try/catch一样。
      另外:这个ACID和这个级别的关系是怎样的,串行一般是不会用的,可重读是可以的,但不符合一致性和隔离性。so,幻读遇到高并发,开发不就像做梦一样吗?
      多谢!

      • avatar 九卷 0

        博主都是从哪本书学习的啊,写的简单易懂

        • avatar echo 5

          不容易 终于又看完了一篇了,果然看慢 印象要深刻很多
          不知道我评论等级是否还是NO.1 :lol:

            • avatar 朱双印 Admin

              @echo 没毛病,一直保持领先,从未被超越,仍然是NO.1 :mrgreen:

            • avatar 妞妞 3

              对隔离级别印象加深了 :mrgreen:
              沙发顶起来

                • avatar 朱双印 Admin

                  @妞妞 周六日充电好时机,加油,坚持就是胜利~~!