【深入分析Mysql原理】之事务、并发、事务隔离级别、锁机制、死锁

本文主要介绍事务的特性(ACID)、并发(concurrency)引发的数据异常问题、解决数据异常的事务隔离级别、实现事务隔离级别的锁机制死锁分析

1.事务的特性
事务的特性,即ACID。
A:原子性,事务要么执行要么不执行。
C:一致性,事务操作前的数据状态与操作后的预期状态保持一致,一个事务中所有操作都是相互关联,所有操作只能全部成功或者全部失败,否则部分成功导致的数据更新与预期状态不一致。
I:隔离性,事务之间彼此独立,互不影响。(独立的程度由事务的隔离级别调控
D:持久性,事务对数据的操作,对于数据库是永久的,非临时变更。

2.并发导致的数据异常
首先,需要明确并发的定义,个人理解并发是:同一时间内不同事务对同一数据的操作。因此,并发容易导致读取数据异常,读取异常类型:

A.脏读:事务A更改数据a,事务B读取数据a,事务A回滚更改,事务B读取脏数据a
B.不可重复读:事务A读取数据a,事务B更改数据a并提交,事务A再次读取数据a,两次读取数据不一致,发生不可重复读异常
C.幻读:事务A读取有关数据(如范围/聚合),事务B新增/删除范围内数据,事务A再次读取有关数据,数据不一致,发生幻读

分析:需要区分不可重复读与幻读,两个都是两次读取数据产生的不一致,不同的是,不可重复读是对一行数据的读取异常,针对的是对该数据的更改操作;而幻读是对范围数据的读取异常,针对的是对数据的增删操作。不同的数据异常类型,对应的解决方案是不同的隔离级别。

3.事务隔离级别
事务的隔离级别,就是为了解决并发导致的数据问题,隔离级别:
A.读未提交(read uncommitted):最低隔离级别, 并发性最强,数据一致性最弱,可导致脏读、不可重复读、幻读。
B.读已提交(read committed):只能解决脏读问题,脏读的原因就是读取事务未提交的数据。
C.可重复读(repeatable read):Mysql的默认隔离级别,解决脏读、不可重复读问题。
D.串行化/序列化(serializable):最高隔离级别,并发性最弱,数据一致性最强,可避免脏读、不可重复度、幻读问题。

分析:以上事务的四个隔离级别:隔离级别/数据一致性,递增并发性,递减。(鱼和熊掌不可兼得)。

4.锁机制
事务的隔离级别是由数据库的锁机制支持的,锁机制类型:

A.表级锁
表级锁,分为意向共享锁意向排它锁。主要针对的是DDL操作对DML操作的影响。

举栗子: 事务A进行DML操作:select查找数据;事务B进行DDL操作:drop表,事务A再次查找数据,无数据,两次查找数据不一致。
解决方案:这时候就需要用意向排它锁对表进行封锁,事务B就无法给表施加意向排它锁,即无法对其进行操作。

B.行级锁
行级锁,可分为共享锁S锁(读锁)排他锁X锁(写锁)

S锁:实现方式,select a,b,c from table1 where xx=xx lock in share mode,当事务A对其施加共享锁,其他事务只能对其施加共享锁,即可读不可写
X锁:实现方式,select a,b,c from table1 where xx=xx for update,当事务A对其施加排他锁,其他事务不能对其施加共享锁和排他锁,即不可读不可写

行级锁按照范围还可以分为,记录锁区间锁间隙锁

记录锁:只锁指定的记录行。
区间锁:锁定的范围是指定区间的行,可利用该锁解决幻读问题
间隙锁(next-key-lock):记录锁和区间锁的结合,一种灵活的用法:对索引加记录锁,对索引两边区间加区间锁。

5.死锁
锁机制解决了事务的隔离级别,自然也会产生副作用,即死锁问题
死锁:两个事务彼此等待对方的锁释放才能继续执行,因此陷入死循环。
举栗子:事务A对数据a、数据b进行操作;事务B对数据b、数据a进行操作;于是,事务A需要锁a、锁b;事务B需要锁b、锁a;结果是:事务A拥有a的锁,等待b的锁释放,事务B拥有b的锁,等待a锁释放。

避免死锁的方法:

A. 不同事务尽量按照相同的顺序执行。
B. 大事务尽量切分成小事务,加快锁的释放,减少死锁概率。
C. 对查询条件加索引,避免锁表对其他事务产生影响。
锁与索引的关系:InnoDB是给索引项加锁,否则加的是表级锁。(因此,不要忘记加索引,否则容易导致锁表)
D. 对容易产生死锁的业务,可考虑升级为表级锁

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