MySQL 何为幻读?如何解决?

何为幻读?

先看看MySQL官方的介绍:

15.7.4 Phantom Rows

The so-called phantom problem occurs within a transaction when the same query produces different sets of rows at different times. For example, if a SELECT is executed twice, but returns a row the second time that was not returned the first time, the row is a “phantom” row.

后面还有一部分内容,推荐阅读。

幻读,即 同一个事务不同时间的两次相同查询 返回 不同行数的结果

本文还有一个前提,事务的隔离级别为 可重复读 (RR)

我们来仔细分析一下这个定义,首先是“同一个事务”,这个是前提,没有疑问。之后是“不同时间的两次相同查询”,“不同时间”也是前提,但是由于没有更多的限制,也就是说两次查询之间任何的增删操作都是允许的,但是有个问题,“两次相同查询”该如何理解?

假设有如下场景:

Time Session A Session B
T0 mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
 
T1 mysql> select * from t;
Empty set (0.00 sec)
 
T2   mysql> insert into t values(1);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
T3 mysql> select * from t;
Empty set (0.00 sec)
 
T4 mysql> select * from t for update;
+------+
|  id    |
+------+
|      1 |
+------+
1 row in set (0.00 sec)
 

从表格中可以看出,Session AT3 时刻的查询结果和 T1 时刻的一致,这是因为有 InnoDB MVCC 的支持,而在 T4 时刻通过“当前读”查询到 Session B 插入的数据。

如果我们将 select ...select ... for update 视为相同的查询,那么上面就是幻读的一种情况,但是个人还是偏向于认为这两条语句是不同的,原因有两点,一是语句本身确实不一样;二是功能上就存在很大差异,前者是“快照读”,而后者是“当前读”。

由于我们将这两条语句视为不同的查询语句,那上面的情况就不算是幻读,那怎样的情况算是呢?

假设有如下结构的表和数据:

CREATE TABLE `t` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `c` int(11) DEFAULT NULL,
  `d` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `c` (`c`)
) ENGINE=InnoDB;

insert into t values(0,0,0),(5,5,5);

并且执行流程如下:

Time Session A Session B
T0 mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
 
T1 mysql> select * from t where d=5;
+----+------+------+
|  id  |  c    |  d    |
+----+------+------+
|   5  |    5  |    5  |
+----+------+------+
1 rows in set (0.00 sec)
 
T2   mysql> insert into t values(10, 10, 5);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
T3   mysql> update t set d=5 where id=0;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
T4   mysql> select * from t;
+----+------+------+
|  id  |  c    |  d    |
+----+------+------+
|   0  |    0  |    5  |
|   5  |    5  |    5  |
| 10  |  10  |    5  |
+----+------+------+
3 rows in set (0.01 sec)
T5 mysql> select * from t where d=5;
+----+------+------+
|  id  |  c    |  d    |
+----+------+------+
|   5  |    5  |    5  |
+----+------+------+
1 rows in set (0.00 sec)
 
T6 mysql> update t set c=15 where d=5;
Query OK, 3 rows affected (0.00 sec)
Rows matched: 3 Changed: 3 Warnings: 0
 
T7 mysql> select * from t where d=5;
+----+------+------+
|  id  |  c    |  d    |
+----+------+------+
|   0  |  15  |    5  |
|   5  |  15  |    5  |
| 10  |  15  |    5  |
+----+------+------+
3 rows in set (0.01 sec)
 

可以看到 Session BT2T3 时刻分别导入和更新了一笔记录,由于 MVCC 机制,结果对 Session A 不可见(T5),但是当 Session AT6 时刻更新 d=5 的记录时,却同时更新了 3 笔记录,这是因为所有的 update 语句都是“当前读”,使得 Session A 在更新时可以看到 Session B 提交的记录。

接下来奇怪的事情发生了,Session A 再次执行相同的查询时,却返回了三条记录。其实也不奇怪,还是由于 MVCC 机制,在事务中是能够看到自己更新过的记录的。

幻读出现了!!!

这里补充一点,一般都说幻读都是由于新增记录导致的,但是从上面的流程可以看到,Session BT3 时刻更新数据也同样导致 Session A 出现“幻觉”,看到了这条本不应该看到的记录。

如何解决幻读问题?

解决方式有两种:

1.一种就是提高数据库的隔离级别为“串行化”,那么当 Session A 开启事务后,Session B 执行的任何写操作都会被阻塞,直到 Session A 完成事务的提交,如此,Session A 在执行期间只有自己会更新数据(当前读),而且更新的数据又对自己可见(相当于当前读),也就没有了幻读。

方法简单,但是将所有的写事务都串行化,对性能的影响是巨大的,不推荐。

2.另一种是使用 select ... for update 代替 select ...,首先前者是“当前读”,会读取到记录的最新状态,然后还会对记录以及记录间的间隙进行加锁,也就是行锁和间隙锁,合起来又称为 next-key 锁,行锁仅仅会锁索引,next-key 锁则还包括索引之前的间隙。

MySQL 是一边遍历索引一边添加锁的,对于上面 t 表中的 d 字段,该字段没有建立索引,所以走的全表的查询,也就是全表的所有记录和其之前的间隙都被加锁了,此时任何的其它事务都无法进行写操作,也就不会出现上面幻读的情况。

但是如果查询的是拥有索引的 c 字段,则只会对 (0,5](5, +supremum] 区间进行加锁,InnoDB 给每个索引加了一个不存在的最大值 supremum,以满足前开后闭区间。

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