13 事务基础知识

Last updated Nov 17, 2022

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。

能看出在 MySQL 中，只有InnoDB 是支持事务的。

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(ollback )到最初状态。

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。
一致性（consistency）：（国内很多网站上对一致性的阐述有误，具体可以参考 Wikipedia）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。
隔离型（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：

1
2

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

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。

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：

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
   举例：

1
2

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

5. 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。
   

使用事务有两种方式，分别为显式事务和隐式事务。

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。
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）

1
2
3
4
5
6
7
8

# 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]

MySQL中有一个系统变量 autocommit ：

1
2
3
4
5
6
7

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：

1. 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。
2. 把系统变量 autocommit 的值设置为 OFF ，就像这样：SET autocommit = OFF; #或SET autocommit = 0;

• 数据定义语言（Data definition language，缩写为：DDL）
  
• 隐式使用或修改mysql数据库中的表
  
• 事务控制或关于锁定的语句
  1. 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：
  2. 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。
  3. 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。
     

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。

我们需要创建一个表：

1
2
3
4
5
6

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');

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一个）的情况下可能会出现哪些问题：

1. 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。
2. 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且无效的。
   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 。
3. 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。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。
4. 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。
   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。

上面介绍了几种并发事务执行过程中可能遇到的一些问题，这些问题有轻重缓急之分，我们给这些问题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：

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：

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

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36

# 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;

通过下面的语句修改事务的隔离级别：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14

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

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

从事务理论的角度来看，可以把事务分为以下几种类型：