面试官:说说数据库事务吧

前言

上一篇说了如何查看MySQL的执行计划,今天就来看一下数据库的事务相关的知识点。

面试官在数据库这方面最常问的除了sql优化,还有数据库事务、存储引擎等相关知识。上期有人说没有自动门,所以这一期我特地造了自动门,这门没有四五块造不下来。

注意:只是CRUD的搬砖工就不需要看了,看了也忘了,只需要拉到最后,点赞、在看、分享,一键三连然后收藏起来就行了。

什么是事务

事务是指是程序中一系列严密的逻辑操作,而且所有操作必须全部成功完成,否则在每个操作中所作的所有更改都会被撤消。

通俗点说就是要么一起活,要么一起死。

 

事务特性

事务特性就是普通都知道的ACID,那么什么是ACID,估计有些货跟我之前一样,只知道这个词,不知道每个字母代表的是什么,这次就给翻译翻译什么叫TMD惊喜(不,说错了,是字母),我还特地下了一个有道词典,浪费了几十M的流量。

 

A:Atomicity原子性

所谓原子性就是说事务是一个最小的单元,跟原子一样不可再分割。一个事务中的所有操作要么全部成功,要么全部失败,通过WAL(Write Ahead Log)实现。(HBASE也应用了这个技术)

I:Isolation隔离性

一个事务在操作还未结束之前,对其他事务是不可见的,即一个事务内部的操作及使用的数据对其他的并发事务是隔离的。锁和多版本控制就符合隔离性。

类似与现在的共享文档:我在编辑文档未保存之前其他人是不可见的。

D:Durability持久性

一旦事务提交,其所做的修改就会永久保存到数据库中。

人也要学会持久,老子没开车。比如健身,深蹲蹲一半怎么行。

C:Consistency一致性

数据库总是从一个一致性的状态转换到另外一个一致性的状态,也就是说在某个时间是A,另一个时间是B。

所有事务对一个数据的读取结果都是相同的,这是由原子性、隔离性、持久性共同保证的结果。

数据的完整性是通过其他三个特性来保证的,包括原子性、隔离性、持久性,而这三个特性,又是通过 Redo/Undo 来保证的,为了保证数据的完整性,提出来三个特性,这三个特性又是由同一个技术来实现的,所以理解 Redo/Undo 才能理解数据库的本质。

 

隔离级别

READ UNCOMMITTED 未提交读

事务所做的修改,即使未提交,对其他事务也是可见的。事务可以读取未提交的数据,也称为脏读。

也就是说能看见另一个人正在编辑的内容是什么,毫无隐私可言。

READ COMMITTED 提交读,也称不可重复读

一个事务从开始直到提交之前,所作的修改对其他事务是不可见的。也称为不可重复读,因为执行多次一样的查询,可能得到不一样的结果。

跟未提交读正好相反,我只有保存了文档,你才能看得见。

REPEATABLE READ 可重复读

同一个事务中多次读取同样的记录的结果是一样的。可能导致幻读,在多次读取间隙中,可能有其它事务插入新的记录,就会出现幻读。

 

SERIALIZABLE 可串行化

最高隔离级别,强制事务串行执行,避免了幻读的问题。

也就是事务必须一个一个排队执行,没有插队的情况。

并发事务问题

脏读:

一个事务正在对一条记录做修改,在这个事务完成并提交前,这条记录的数据就处于不一致状态;这时,另一个事务也来读取同一条记录,如果不加控制,第二个事务读取了这些“脏”数据,并据此做进一步的处理,就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象的叫作”脏读”(Dirty Reads)。

所谓脏读,就是说我没提交别人都能看得到事务,那么后面我删除掉编辑的内容的话他没看,别人还是以为我编辑了内容。

不可重复读

一个事务在读取某些数据后的某个时间,再次读取以前读过的数据,却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了!这种现象就叫作“ 不可重复读”(Non-Repeatable Reads)。

 

幻读

一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据,却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据,这种现象就称为“幻读”(Phantom Reads)。

 

「注意」

不可重复读和幻读看起来很像,其实是有差别的。

不可重复读重点在于 UPDATA 和 DELETE,而幻读的重点在于 INSERT

 

MVVC多版本控制

MVCC(Multi-Version Concurrency Control),行级锁的一个变种,在很多情况下避免了加锁操作,开销更低。

通过保存数据在某个时间点的快照来实现。即是不管执行多长时间,每个事务看到的数据都是一致的。

根据事务开始时间不同,每个事务对同一张表,同一时刻看到的数据可能是不一样的。

其实就是在高并发的访问状态下,对数据进行多版本控制,并通过事务的可见性来保证事务能看到自己应该看到的数据版本。

「那个多版本是如何生成的呢?」

每一次对数据库的修改,都会在 Undo 日志中记录当前修改记录的事务号及修改前数据状态的存储地址(即 ROLL_PTR),以便在必要的时候可以回滚到老的数据版本。

InnoDB的MVCC,是通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现的。两列,一个保存了行的创建时间,一个保存了行的过期时间(或删除时间),存储的并不是实际的时间值,而是系统版本号。每开始一个事务,系统版本号都会自动递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号,用来和查询到的每行记录的版本号进行比较。

MySQL 的 InnoDB 存储引擎实现隔离级别的一种具体方式,用于实现「提交读」和「可重复读」这两种隔离级别。而未提交读隔离级别总是读取最新的数据行,无需使用 MVCC。可串行化隔离级别需要对所有读取的行都加锁,单纯使用 MVCC 无法实现。

快照读与当前读

在 MVCC 并发控制中,读操作可以分为两类: 快照读(Snapshot Read)与当前读 (Current Read)。

「快照读」:读取的是记录的可见版本(有可能是历史版本),不用加锁。

「当前读」:读取的是记录的最新版本,并且当前读返回的记录,都会加锁,保证其他事务不会再并发修改这条记录。

注意:MVCC 只在 Read Commited 和 Repeatable Read 两种隔离级别下工作。

「如何区分快照读和当前读呢?」

快照读:简单的 select 操作,属于快照读,不需要加锁。

当前读:特殊的读操作,插入/更新/删除操作,属于当前读,需要加锁。

 

 

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