事务的基本概念
事务是数据库管理系统执行过程中的一个逻辑单位，由一个有限的数据库操作序列构成。事务具有四个基本特性，通常称为ACID特性：
- 原子性（Atomicity）：事务作为一个整体被执行，包含在其中的对数据库的操作要么全部执行，要么都不执行
- 一致性（Consistency）：事务应确保数据库从一个一致状态转变为另一个一致状态
- 隔离性（Isolation）：多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行
- 持久性（Durability）：已被提交的事务对数据库的修改应该永久保存在数据库中
事务隔离级别
MySQL支持四种事务隔离级别，用于解决并发事务可能引发的问题：
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读未提交（Read Uncommitted）
- 最低的隔离级别
- 允许读取尚未提交的数据变更
- 可能导致脏读、不可重复读和幻读
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读已提交（Read Committed）
- 只能读取已经提交的数据
- 可以防止脏读，但可能出现不可重复读和幻读
- Oracle、SQL Server等数据库的默认级别
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可重复读（Repeatable Read）
- MySQL的默认隔离级别
- 确保在同一事务中多次读取同样数据的结果是一致的
- 防止脏读和不可重复读，但可能出现幻读
- MySQL通过MVCC多版本并发控制机制在该级别下也避免了幻读
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串行化（Serializable）
- 最高的隔离级别
- 完全服从ACID的隔离级别
- 所有事务依次逐个执行，避免脏读、不可重复读和幻读
- 但性能最低，实际很少使用
并发事务可能引发的问题
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脏读（Dirty Read）
- 一个事务读取了另一个未提交事务修改过的数据
- 如果后者回滚，则前者读取的数据就是"脏"数据
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不可重复读（Non-repeatable Read）
- 在同一个事务中，多次读取同一数据返回的结果不同
- 通常是因为在读取间隔中，数据被其他事务修改并提交
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幻读（Phantom Read）
- 在同一个事务中，同样的查询条件多次查询时，返回的结果集不同
- 通常是因为在读取间隔中，有其他事务插入了新的记录
MySQL实现隔离级别的技术
1. 锁机制
MySQL通过锁机制来实现事务隔离：
- 共享锁（S锁）：读锁，事务读取数据时加锁，其他事务可以同时加S锁但不能加X锁
- 排他锁（X锁）：写锁，事务修改数据时加锁，其他事务不能加任何锁
- 意向锁：表级锁，表明事务打算在表中的行上加什么类型的锁
- 记录锁（Record Locks）：锁定索引中的记录
- 间隙锁（Gap Locks）：锁定索引记录间隙，确保索引记录的间隙不变
- 临键锁（Next-Key Locks）：记录锁和间隙锁的组合，锁定记录及其前面的间隙
2. MVCC多版本并发控制
MySQL的InnoDB存储引擎通过MVCC实现非阻塞读操作：
- 每行记录都有两个隐藏列：创建版本号和删除版本号
- 每个事务开始时都会分配一个递增的事务ID
- SELECT操作只查找版本早于当前事务ID的行
- INSERT操作为新行记录当前事务ID作为创建版本号
- DELETE操作为行记录当前事务ID作为删除版本号
- UPDATE操作相当于DELETE+INSERT
不同隔离级别的对比
| 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 | 并发性能 |
|---|---|---|---|---|
| 读未提交 | 可能 | 可能 | 可能 | 最高 |
| 读已提交 | 避免 | 可能 | 可能 | 高 |
| 可重复读 | 避免 | 避免 | 可能 | 中 |
| 串行化 | 避免 | 避免 | 避免 | 最低 |
实际应用建议
- 大多数情况下，MySQL默认的REPEATABLE READ级别已经足够
- 对数据一致性要求极高的场景考虑使用SERIALIZABLE
- 读多写少且对实时性要求高的场景可考虑READ COMMITTED
- 尽量避免使用READ UNCOMMITTED，除非对数据准确性要求极低
总结
MySQL的事务隔离机制通过不同级别的隔离控制和MVCC等技术，在保证数据一致性的同时提供了良好的并发性能。理解这些机制对于设计高性能、高可靠的数据库应用至关重要。在实际开发中，应根据业务需求选择合适的事务隔离级别，权衡一致性与性能的关系。