第36讲 谈谈MySQL支持的事务隔离级别，以及悲观锁和乐观锁的原理和应用场景

在平常开发中，尤为是业务开发，少不了利用 Java 对数据库进行基本的增删改查等数据操做，
这也是 Java 工程师的必备技能之一。作好数据操做，不只仅须要对 Java 语言相关框架的掌
握，更须要对各类数据库自身体系结构的理解。今天这一讲，做为补充 Java 面试考察知识点的
完整性，关于数据库的应用和细节还须要在实践中深刻学习。
今天我要问你的问题是，谈谈 MySQL 支持的事务隔离级别，以及悲观锁和乐观锁的原理和应用
场景？
典型回答
所谓隔离级别（Isolation Level），就是在数据库事务中，为保证并发数据读写的正确性而提出
的定义，它并非 MySQL 专有的概念，而是源于ANSI/ISO制定的SQL-92标准。
每种关系型数据库都提供了各自特点的隔离级别实现，虽然在一般的定义中是以锁为实现单元，
但实际的实现千差万别。以最多见的 MySQL InnoDB 引擎为例，它是基于 MVCC（Multi-
2018/8/1 极客时间 | Java核心技术36讲
https://time.geekbang.org/column/article/12288 2/7
Versioning Concurrency Control）和锁的复合实现，按照隔离程度从低到高，MySQL 事务隔
离级别分为四个不一样层次：
读未提交（Read uncommitted），就是一个事务可以看到其余事务还没有提交的修改，这是
最低的隔离水平，容许脏读出现。
读已提交（Read committed），事务可以看到的数据都是其余事务已经提交的修改，也就
是保证不会看到任何中间性状态，固然脏读也不会出现。读已提交仍然是比较低级别的隔
离，并不保证再次读取时可以获取一样的数据，也就是容许其余事务并发修改数据，容许不
可重复读和幻象读（Phantom Read）出现。
可重复读（Repeatable reads），保证同一个事务中屡次读取的数据是一致的，这是
MySQL InnoDB 引擎的默认隔离级别，可是和一些其余数据库实现不一样的是，能够简单认为
MySQL 在可重复读级别不会出现幻象读。
串行化（Serializable），并发事务之间是串行化的，一般意味着读取须要获取共享读锁，更
新须要获取排他写锁，若是 SQL 使用 WHERE 语句，还会获取区间锁（MySQL 以 GAP 锁
形式实现，可重复读级别中默认也会使用），这是最高的隔离级别。
至于悲观锁和乐观锁，也并非 MySQL 或者数据库中独有的概念，而是并发编程的基本概念。
主要区别在于，操做共享数据时，“悲观锁”即认为数据出现冲突的可能性更大，而“乐观
锁”则是认为大部分状况不会出现冲突，进而决定是否采起排他性措施。
反映到 MySQL 数据库应用开发中，悲观锁通常就是利用相似 SELECT … FOR UPDATE 这样的
语句，对数据加锁，避免其余事务意外修改数据。乐观锁则与 Java 并发包中的
AtomicFieldUpdater 相似，也是利用 CAS 机制，并不会对数据加锁，而是经过对比数据的时
间戳或者版本号，来实现乐观锁须要的版本判断。
我认为前面提到的 MVCC，其本质就能够看做是种乐观锁机制，而排他性的读写锁、双阶段锁
等则是悲观锁的实现。
有关它们的应用场景，你能够构建一下简化的火车余票查询和购票系统。同时查询的人可能很
多，虽然具体座位票只能是卖给一我的，但余票可能不少，并且也并不能预测哪一个查询者会购
票，这个时候就更适合用乐观锁。
考点分析
今天的问题来源于实际面试，这两部分问题反映了面试官试图考察面试者在平常应用开发中，是
否学习或者思考过数据库内部的机制，是否了解并发相关的基础概念和实践。
我从普通数据库应用开发者的角度，提供了一个相对简化的答案，面试官颇有可能进一步从实例
的角度展开，例如设计一个典型场景重现脏读、幻象读，或者从数据库设计的角度，能够用哪些
2018/8/1 极客时间 | Java核心技术36讲
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手段避免相似状况。我建议你在准备面试时，能够在典型的数据库上试验一下，验证本身的观
点。
其余能够考察的点也有不少，在准备这个问题时你也能够对比 Java 语言的并发机制，进行深刻
理解，例如，随着隔离级别从低到高，竞争性（Contention）逐渐加强，随之而来的代价一样
是性能和扩展性的降低。
数据库衍生出不少不一样的职责方向：
数据库管理员（DBA），这是一个单独的专业领域。
数据库应用工程师，不少业务开发者就是这种定位，综合利用数据库和其余编程语言等技
能，开发业务应用。
数据库工程师，更加侧重于开发数据库、数据库中间件等基础软件。
后面二者与 Java 开发更加相关，可是须要的知识和技能是不一样的，因此面试的考察角度也有区
别，今天我会分析下对相关知识学习和准备面试的见解。
另外，在数据库相关领域，Java 工程师最常接触到的就是 O/R Mapping 框架或者相似的数据
库交互类库，我会选取最普遍使用的框架进行对比和分析。
知识扩展
首先，我来谈谈对数据库相关领域学习的见解，从最普遍的应用开发者角度，至少须要掌握：
数据库设计基础，包括数据库设计中的几个基本范式，各类数据库的基础概念，例如表、视
图、索引、外键、序列号生成器等，清楚如何将现实中业务实体和其依赖关系映射到数据库
结构中，掌握典型实体数据应该使用什么样的数据库数据类型等。
每种数据库的设计和实现多少会存在差别，因此至少要精通你使用过的数据库的设计要点。
我今天开篇谈到的 MySQL 事务隔离级别，就区别于其余数据库，进一步了解 MVCC、
Locking 等机制对于处理进阶问题很是有帮助；还须要了解，不一样索引类型的使用，甚至是
底层数据结构和算法等。
常见的 SQL 语句，掌握基础的 SQL 调优技巧，至少要了解基本思路是怎样的，例如 SQL 怎
样写才能更好利用索引、知道如何分析SQL 执行计划等。
更进一步，至少须要了解针对高并发等特定场景中的解决方案，例如读写分离、分库分表，
或者如何利用缓存机制等，目前的数据存储也远不止传统的关系型数据库了。
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上面的示意图简单总结了我对数据库领域的理解，但愿能够给你进行准备时提供个借鉴。固然在
准备面试时并非一味找一堆书闷头苦读，我仍是建议从实际工做中使用的数据库出发，侧重于
结合实践，完善和深化本身的知识体系。
接下来咱们仍是回到 Java 自己，目前最为通用的 Java 和数据库交互技术就是 JDBC，最多见的
开源框架基本都是构建在 JDBC 之上，包括咱们熟悉的JPA/Hibernate、MyBatis、Spring
JDBC Template 等，各自都有独特的设计特色。
Hibernate 是最负盛名的 O/R Mapping 框架之一，它也是一个 JPA Provider。顾名思义，它
是以对象为中心的，其强项更体如今数据库到 Java 对象的映射，能够很方便地在 Java 对象层
面体现外键约束等相对复杂的关系，提供了强大的持久化功能。内部大量使用了Lazy-load等技
术提升效率。而且，为了屏蔽数据库的差别，下降维护开销，Hibernate 提供了类 SQL 的
HQL，能够自动生成某种数据库特定的 SQL 语句。
Hibernate 应用很是普遍，可是过分强调持久化和隔离数据库底层细节，也致使了不少弊端，例
如 HQL 须要额外的学习，未必比深刻学习 SQL 语言更高效；减弱程序员对 SQL 的直接控制，
还可能致使其余代价，原本一句 SQL 的事情，可能被 Hibernate 生成几条，隐藏的内部细节也
阻碍了进一步的优化。
而 MyBatis 虽然仍然提供了一些映射的功能，但更加以 SQL 为中心，开发者能够侧重于 SQL
和存储过程，很是简单、直接。若是咱们的应用须要大量高性能的或者复杂的 SELECT 语句
等，“半自动”的 MyBatis 就会比 Hibernate 更加实用。
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而 Spring JDBC Template 也是更加接近于 SQL 层面，Spring 自己也能够集成 Hibernate 等
O/R Mapping 框架。
关于这些具体开源框架的学习，个人建议是：
从总体上把握主流框架的架构和设计理念，掌握主要流程，例如 SQL 解析生成、SQL 执行到
结果映射等处理过程到底发生了什么。
掌握映射等部分的细节定义和原理，根据我在准备专栏时整理的面试题目，发现不少题目都
是偏向于映射定义的细节。
另外，对比不一样框架的设计和实现，既有利于你加深理解，也是面试考察的热点方向之一。
今天我从数据库应用开发者的角度，分析了 MySQL 数据库的部份内部机制，而且补充了我对数
据库相关面试准备和知识学习的建议，最后对主流 O/R Mapping 等框架进行了简单的对比。 

在平常开发中，尤为是业务开发，少不了利用 Java 对数据库进行基本的增删改查等数据操做，
这也是 Java 工程师的必备技能之一。作好数据操做，不只仅须要对 Java 语言相关框架的掌
握，更须要对各类数据库自身体系结构的理解。今天这一讲，做为补充 Java 面试考察知识点的
完整性，关于数据库的应用和细节还须要在实践中深刻学习。
今天我要问你的问题是，谈谈 MySQL 支持的事务隔离级别，以及悲观锁和乐观锁的原理和应用
场景？
典型回答
所谓隔离级别（Isolation Level），就是在数据库事务中，为保证并发数据读写的正确性而提出
的定义，它并非 MySQL 专有的概念，而是源于ANSI/ISO制定的SQL-92标准。
每种关系型数据库都提供了各自特点的隔离级别实现，虽然在一般的定义中是以锁为实现单元，
但实际的实现千差万别。以最多见的 MySQL InnoDB 引擎为例，它是基于 MVCC（Multi-
2018/8/1 极客时间 | Java核心技术36讲
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Versioning Concurrency Control）和锁的复合实现，按照隔离程度从低到高，MySQL 事务隔
离级别分为四个不一样层次：
读未提交（Read uncommitted），就是一个事务可以看到其余事务还没有提交的修改，这是
最低的隔离水平，容许脏读出现。
读已提交（Read committed），事务可以看到的数据都是其余事务已经提交的修改，也就
是保证不会看到任何中间性状态，固然脏读也不会出现。读已提交仍然是比较低级别的隔
离，并不保证再次读取时可以获取一样的数据，也就是容许其余事务并发修改数据，容许不
可重复读和幻象读（Phantom Read）出现。
可重复读（Repeatable reads），保证同一个事务中屡次读取的数据是一致的，这是
MySQL InnoDB 引擎的默认隔离级别，可是和一些其余数据库实现不一样的是，能够简单认为
MySQL 在可重复读级别不会出现幻象读。
串行化（Serializable），并发事务之间是串行化的，一般意味着读取须要获取共享读锁，更
新须要获取排他写锁，若是 SQL 使用 WHERE 语句，还会获取区间锁（MySQL 以 GAP 锁
形式实现，可重复读级别中默认也会使用），这是最高的隔离级别。
至于悲观锁和乐观锁，也并非 MySQL 或者数据库中独有的概念，而是并发编程的基本概念。
主要区别在于，操做共享数据时，“悲观锁”即认为数据出现冲突的可能性更大，而“乐观
锁”则是认为大部分状况不会出现冲突，进而决定是否采起排他性措施。
反映到 MySQL 数据库应用开发中，悲观锁通常就是利用相似 SELECT … FOR UPDATE 这样的
语句，对数据加锁，避免其余事务意外修改数据。乐观锁则与 Java 并发包中的
AtomicFieldUpdater 相似，也是利用 CAS 机制，并不会对数据加锁，而是经过对比数据的时
间戳或者版本号，来实现乐观锁须要的版本判断。
我认为前面提到的 MVCC，其本质就能够看做是种乐观锁机制，而排他性的读写锁、双阶段锁
等则是悲观锁的实现。
有关它们的应用场景，你能够构建一下简化的火车余票查询和购票系统。同时查询的人可能很
多，虽然具体座位票只能是卖给一我的，但余票可能不少，并且也并不能预测哪一个查询者会购
票，这个时候就更适合用乐观锁。
考点分析
今天的问题来源于实际面试，这两部分问题反映了面试官试图考察面试者在平常应用开发中，是
否学习或者思考过数据库内部的机制，是否了解并发相关的基础概念和实践。
我从普通数据库应用开发者的角度，提供了一个相对简化的答案，面试官颇有可能进一步从实例
的角度展开，例如设计一个典型场景重现脏读、幻象读，或者从数据库设计的角度，能够用哪些
2018/8/1 极客时间 | Java核心技术36讲
https://time.geekbang.org/column/article/12288 3/7
手段避免相似状况。我建议你在准备面试时，能够在典型的数据库上试验一下，验证本身的观
点。
其余能够考察的点也有不少，在准备这个问题时你也能够对比 Java 语言的并发机制，进行深刻
理解，例如，随着隔离级别从低到高，竞争性（Contention）逐渐加强，随之而来的代价一样
是性能和扩展性的降低。
数据库衍生出不少不一样的职责方向：
数据库管理员（DBA），这是一个单独的专业领域。
数据库应用工程师，不少业务开发者就是这种定位，综合利用数据库和其余编程语言等技
能，开发业务应用。
数据库工程师，更加侧重于开发数据库、数据库中间件等基础软件。
后面二者与 Java 开发更加相关，可是须要的知识和技能是不一样的，因此面试的考察角度也有区
别，今天我会分析下对相关知识学习和准备面试的见解。
另外，在数据库相关领域，Java 工程师最常接触到的就是 O/R Mapping 框架或者相似的数据
库交互类库，我会选取最普遍使用的框架进行对比和分析。
知识扩展
首先，我来谈谈对数据库相关领域学习的见解，从最普遍的应用开发者角度，至少须要掌握：
数据库设计基础，包括数据库设计中的几个基本范式，各类数据库的基础概念，例如表、视
图、索引、外键、序列号生成器等，清楚如何将现实中业务实体和其依赖关系映射到数据库
结构中，掌握典型实体数据应该使用什么样的数据库数据类型等。
每种数据库的设计和实现多少会存在差别，因此至少要精通你使用过的数据库的设计要点。
我今天开篇谈到的 MySQL 事务隔离级别，就区别于其余数据库，进一步了解 MVCC、
Locking 等机制对于处理进阶问题很是有帮助；还须要了解，不一样索引类型的使用，甚至是
底层数据结构和算法等。
常见的 SQL 语句，掌握基础的 SQL 调优技巧，至少要了解基本思路是怎样的，例如 SQL 怎
样写才能更好利用索引、知道如何分析SQL 执行计划等。
更进一步，至少须要了解针对高并发等特定场景中的解决方案，例如读写分离、分库分表，
或者如何利用缓存机制等，目前的数据存储也远不止传统的关系型数据库了。
2018/8/1 极客时间 | Java核心技术36讲
https://time.geekbang.org/column/article/12288 4/7
上面的示意图简单总结了我对数据库领域的理解，但愿能够给你进行准备时提供个借鉴。固然在
准备面试时并非一味找一堆书闷头苦读，我仍是建议从实际工做中使用的数据库出发，侧重于
结合实践，完善和深化本身的知识体系。
接下来咱们仍是回到 Java 自己，目前最为通用的 Java 和数据库交互技术就是 JDBC，最多见的
开源框架基本都是构建在 JDBC 之上，包括咱们熟悉的JPA/Hibernate、MyBatis、Spring
JDBC Template 等，各自都有独特的设计特色。
Hibernate 是最负盛名的 O/R Mapping 框架之一，它也是一个 JPA Provider。顾名思义，它
是以对象为中心的，其强项更体如今数据库到 Java 对象的映射，能够很方便地在 Java 对象层
面体现外键约束等相对复杂的关系，提供了强大的持久化功能。内部大量使用了Lazy-load等技
术提升效率。而且，为了屏蔽数据库的差别，下降维护开销，Hibernate 提供了类 SQL 的
HQL，能够自动生成某种数据库特定的 SQL 语句。
Hibernate 应用很是普遍，可是过分强调持久化和隔离数据库底层细节，也致使了不少弊端，例
如 HQL 须要额外的学习，未必比深刻学习 SQL 语言更高效；减弱程序员对 SQL 的直接控制，
还可能致使其余代价，原本一句 SQL 的事情，可能被 Hibernate 生成几条，隐藏的内部细节也
阻碍了进一步的优化。
而 MyBatis 虽然仍然提供了一些映射的功能，但更加以 SQL 为中心，开发者能够侧重于 SQL
和存储过程，很是简单、直接。若是咱们的应用须要大量高性能的或者复杂的 SELECT 语句
等，“半自动”的 MyBatis 就会比 Hibernate 更加实用。
2018/8/1 极客时间 | Java核心技术36讲
https://time.geekbang.org/column/article/12288 5/7
而 Spring JDBC Template 也是更加接近于 SQL 层面，Spring 自己也能够集成 Hibernate 等
O/R Mapping 框架。
关于这些具体开源框架的学习，个人建议是：
从总体上把握主流框架的架构和设计理念，掌握主要流程，例如 SQL 解析生成、SQL 执行到
结果映射等处理过程到底发生了什么。
掌握映射等部分的细节定义和原理，根据我在准备专栏时整理的面试题目，发现不少题目都
是偏向于映射定义的细节。
另外，对比不一样框架的设计和实现，既有利于你加深理解，也是面试考察的热点方向之一。
今天我从数据库应用开发者的角度，分析了 MySQL 数据库的部份内部机制，而且补充了我对数
据库相关面试准备和知识学习的建议，最后对主流 O/R Mapping 等框架进行了简单的对比。
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