作者：ShunWah
在运维管理领域，我拥有多年深厚的专业积累，兼具坚实的理论基础与广泛的实践经验。我始终站在技术前沿，致力于推动运维自动化，不懈追求运维效率的最大化。
我精通运维自动化流程，对于OceanBase、MySQL等多种数据库的部署与运维，具备从初始部署到后期维护的全链条管理能力。凭借OceanBase的OBCA和OBCP认证、OpenGauss社区认证结业证书，以及崖山DBCA、亚信AntDBCA、翰高HDCA、GBase 8a | 8c | 8s、Galaxybase GBCA、Neo4j Graph Data Science Certification、NebulaGraph NGCI & NGCP等多项权威认证，我不仅展现了自己的专业技能，也彰显了对技术的深厚热情与执着追求。
在OceanBase & 墨天轮的技术征文大赛中，我凭借卓越的技术实力和独特的见解，多次荣获一、二、三等奖。同时，在OpenGauss第五届、第六届、第七届技术征文大赛，TiDB社区第三届专栏征文大赛，金仓数据库有奖征文活动，以及首批YashanDB「产品体验官」尝鲜征文等活动中，我也屡获殊荣。此外，我还活跃于墨天轮、CSDN等技术平台，经常发布原创技术文章，并多次被首页推荐，积极与业界同仁分享我的运维经验和独到见解。
前言
在并发数据库系统中，多个事务同时执行是常态。为了确保数据的一致性和完整性，MySQL 提供了事务隔离机制，它定义了事务之间如何相互“隔离”，以及一个事务中的操作在多大程度上对其他并发事务可见。MySQL 8.0 提供了四种事务隔离级别：读未提交（READ UNCOMMITTED）、读已提交（READ COMMITTED）、可重复读（REPEATABLE READ）和串行化（SERIALIZABLE）。本文将深入探讨每种隔离级别的内部实现机制，分析它们可能带来的问题，并通过实际代码演示如何在高并发环境下正确使用事务来确保数据一致性。
一、事务隔离级别概述
1. 读未提交 (READ UNCOMMITTED)
- 定义： 最低的隔离级别，允许事务读取其他事务未提交的数据。
- 问题： 可能导致脏读（Dirty Read），即读取到未提交的数据，这些数据可能被回滚，从而导致数据不一致。
2. 读已提交 (READ COMMITTED)
- 定义： 保证事务只能读取其他事务已提交的数据。
- 问题： 可能导致不可重复读（Non-repeatable Read），即在同一事务中，多次读取同一数据可能得到不同的结果，因为其他事务可能在两次读取之间提交了修改。
3. 可重复读 (REPEATABLE READ)
- 定义： 保证在同一事务中，多次读取同一数据的结果是一致的，即使其他事务对该数据进行了修改。
- 问题： 可能导致幻读（Phantom Read），即在同一事务中，多次执行相同的查询可能返回不同的结果集，因为其他事务可能插入了新的数据。
4. 串行化 (SERIALIZABLE)
- 定义： 最高的隔离级别，强制事务串行执行，避免了所有并发问题。
- 问题： 性能最差，因为所有事务都必须按顺序执行。
二、内部实现机制
MySQL 通过 多版本并发控制 (MVCC) 和 锁机制 来实现不同的事务隔离级别。
- MVCC: 每个事务在开始时都会获得一个唯一的事务 ID，数据库会为每个数据行维护多个版本，每个版本都记录了创建它的事务 ID。当事务读取数据时，数据库会根据事务 ID 和隔离级别决定读取哪个版本的数据。
- 锁机制: MySQL 使用锁来防止多个事务同时修改同一数据。锁的类型和粒度取决于隔离级别和操作类型。
三、事务隔离级别的细节操作；
以下演示了如何在 MySQL 8.0 中使用不同的事务隔离级别，并观察可能出现的并发问题。
1. 创建测试数据
1.1 数据进入数据库
mysql> CREATE DATABASE mydatabase;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
mysql> USE mydatabase;
Database changed
mysql>
复制
1.2 创建测试表
mysql> CREATE TABLE `account` (
-> `id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
-> `balance` DECIMAL(10,2) NOT NULL,
-> PRIMARY KEY (`id`)
-> );
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)
mysql>
复制
1.3 插入测试数据
mysql> INSERT INTO `account` (`balance`) VALUES (1000.00);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql>
复制
2. 读未提交 (READ UNCOMMITTED)
2.1 设置事务隔离级别为 READ UNCOMMITTED
mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制2.2 – 事务：转账
mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> UPDATE `account` SET `balance` = `balance` - 100 WHERE `id` = 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql>
复制
2.3 – 事务：查询余额
mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> SELECT `balance` FROM `account` WHERE `id` = 1;
+---------+
| balance |
+---------+
| 900.00 |
+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql>
复制
可能读取到未提交的数据
2.3 – 事务：回滚
ROLLBACK;
mysql> ROLLBACK;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制
2.4 – 事务：再次查询余额
mysql> SELECT `balance` FROM `account` WHERE `id` = 1;
+---------+
| balance |
+---------+
| 900.00 |
+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> COMMIT;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制已经读取到回滚前的数据
3. 读已提交 (READ COMMITTED)
3.1 – 设置事务隔离级别为 READ COMMITTED
mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制
3.2 – 事务：转账
mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> UPDATE `account` SET `balance` = `balance` - 100 WHERE `id` = 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql>
复制
3.3 – 事务：查询余额
mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> SELECT `balance` FROM `account` WHERE `id` = 1;
+---------+
| balance |
+---------+
| 800.00 |
+---------+
1 row in set (0.01 sec)
mysql>
复制只能读取到已提交的数据
3.4 – 事务：提交
mysql> COMMIT;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制
3.5 – 事务：再次查询余额
SELECT balance FROM account WHERE id = 1; – 读取到更新后的数据
COMMIT;
mysql> SELECT `balance` FROM `account` WHERE `id` = 1;
+---------+
| balance |
+---------+
| 800.00 |
+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> COMMIT;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制读取到更新后的数据
4. 可重复读 (REPEATABLE READ)
4.1 – 设置事务隔离级别为 REPEATABLE READ
mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制
4.2 – 事务：查询余额
START TRANSACTION;
SELECT balance FROM account WHERE id = 1; – 读取到初始数据
mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> SELECT `balance` FROM `account` WHERE `id` = 1;
+---------+
| balance |
+---------+
| 800.00 |
+---------+
1 row in set (0.01 sec)
复制
4.3 – 事务：转账并提交
mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> UPDATE `account` SET `balance` = `balance` - 100 WHERE `id` = 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql> COMMIT;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制
4.4 – 事务：再次查询余额
mysql> SELECT `balance` FROM `account` WHERE `id` = 1;
+---------+
| balance |
+---------+
| 700.00 |
+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> COMMIT;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制– 仍然读取到初始数据
5. 串行化 (SERIALIZABLE)
5.1 – 设置事务隔离级别为 SERIALIZABLE
mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制
5.2 – 事务：查询余额
mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> SELECT `balance` FROM `account` WHERE `id` = 1;
+---------+
| balance |
+---------+
| 700.00 |
+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql>
复制– 读取到初始数据
5.3 – 事务：转账
mysql> START TRANSACTION;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> UPDATE `account` SET `balance` = `balance` - 100 WHERE `id` = 1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql> COMMIT;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制
– 等待事务提交
5.4 – 事务：再次查询余额
mysql> SELECT `balance` FROM `account` WHERE `id` = 1;
+---------+
| balance |
+---------+
| 600.00 |
+---------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> COMMIT;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql>
复制– 读取到更新后的数据
四、选择合适的隔离级别
- ● READ UNCOMMITTED (读未提交)
○ 允许读取尚未提交的数据，因此可能会遇到脏读、不可重复读和幻读的问题。
○ 性能最高，因为它几乎不对数据库加锁，但数据一致性最差。 - ● READ COMMITTED (读已提交)
○ 只允许读取已经提交的数据，防止了脏读问题。
○ 但是仍然可能出现不可重复读和幻读的情况。
○ 使用行级锁定来保证只读取到已提交的数据。 - ● REPEATABLE READ (可重复读)
○ 在事务开始后，即使其他事务对同一数据进行了更新，当前事务也能看到自己开始时的状态，从而避免了不可重复读的问题。
○ 对于InnoDB存储引擎，通过多版本并发控制（MVCC）和Next-Key Locks机制有效解决了幻读问题。
○ 这是MySQL InnoDB默认的隔离级别，提供良好的平衡点，既保持了一定程度的数据一致性，又具有较高的并发性能。 - ● SERIALIZABLE (串行化)
○ 提供最高的隔离度，完全阻止了脏读、不可重复读和幻读的发生。
○ 实现方式通常是为整个表加上锁，确保任何时刻只有一个事务可以访问特定数据，但这大大降低了系统的并发能力。
○ 适用于那些需要绝对准确性的场景，如金融交易等。
选择合适的隔离级别需要在数据一致性和性能之间进行权衡。一般来说：
- 读未提交 适用于对数据一致性要求不高的场景，例如统计报表。
- 读已提交 是大多数应用的默认选择，它提供了较好的数据一致性和性能。
- 可重复读 适用于需要保证数据一致性的场景，例如金融交易。
- 串行化 适用于对数据一致性要求极高的场景，但会严重影响性能。
综上所述，选择合适的隔离级别需根据具体应用场景的需求权衡数据一致性和系统性能之间的关系。对于大多数Web应用而言，默认的REPEATABLE READ级别通常是一个很好的起点。
五、总结
MySQL 8.0 提供了灵活的事务隔离机制，用户可以根据实际需求选择合适的隔离级别来平衡数据一致性和性能。理解不同隔离级别的内部实现机制和可能带来的问题，对于设计和开发高并发、高可靠的数据库应用至关重要。
—— 仅供参考。如果有更多具体的问题或需要进一步的帮助，请随时告知。
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星星之火
1月前
评论
0MySQL 8.0 提供了灵活的事务隔离机制，用户可以根据实际需求选择合适的隔离级别来平衡数据一致性和性能。理解不同隔离级别的内部实现机制和可能带来的问题，对于设计和开发高并发、高可靠的数据库应用至关重要。
1月前
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