MySQL事务（二）事务隔离的实现原理：一致性读

今天咱们来学习一下MySQL的事务隔离是如何实现的。若是你对事务以及事务隔离级别还不太了解的话，这里左转。

好的，下面正式进入主题。事务隔离级别有4种：读未提交、读提交、可重复读和串行化。首先咱们来讲一下读未提交和串行化。

• 读未提交：性能最好，由于不加锁，因此能够理解为没有隔离。
• 串行化：读加共享锁，其余事务可并发读，但不能写；写加排他锁，其余事务不能并发写也不能并发读。

这两种方式要么啥都无论，并发性能最好，但也最多问题；要么管得很严，没法并发处理，实现简单。

另外两种，读提交和可重复读，的实现方式就有考究了。

可重复读

首先咱们来看一下可重复读是如何实现的。

在可重复读隔离级别下，事务在启动的时候就“拍了个快照”，而且这个快照是基于整个库的。而“快照”在计算机里是拷贝了一份当前的副本文件，但在数据库并发访问场景下，不可能真的拷贝一份数据副本。

实际上，这个快照是基于InnoDB在实现MVCC时用到的一致性读视图来实现的。

MVCC的全称是“多版本并发控制”。这项技术使得InnoDB的事务隔离级别下执行一致性读操做有了保证，换言之，就是为了查询一些正在被另外一个事务更新的行，而且能够看到它们被更新以前的值。这是一个能够用来加强并发性的强大的技术，由于这样的一来的话查询就不用等待另外一个事务释放锁。这项技术在数据库领域并非广泛使用的。一些其它的数据库产品，以及MySQL其它的存储引擎并不支持它。

如何实现“快照”

InnoDB里面每一个事务有一个惟一的事务ID，叫做transaction id。它是在事务开始的时候向InnoDB的事务系统申请的，是按申请顺序严格递增的。

数据表中的一行记录，其实可能有多个版本（row），每一个版本都有本身的row trx_id。如图1所示：

图1 行状态变动图

图中虚线框里是同一行数据的4个版本，当前最新版本是V4，k的值是22，它是被transaction id为25的事务更新的，所以它的row trx_id是25。

其实除了最新版本V4外，其余三个版本其实是不存在的，它们是由undo log和最新版本数据计算获得的。其中undo段就是图中的虚线箭头的U一、U二、U3，例如V1版本就是根据V4依次执行U三、U二、U1计算获得的。

undo log是回滚日志，保存的是逻辑格式的日志，可用于事务回滚，也能够用于MVCC。

按照可重复读的定义，一个事务启动的时候，可以看到全部已经提交的事务结果。但以后在这个事务执行期间，其余事务的更新对它不可见。

InnoDB为每一个事务构成一个数组，用来保存这个事务启动瞬间，当前正在“活跃”的全部事务ID。“活跃”指启动了但尚未提交。

数组里事务ID的最小值记为低水位，当前系统里面已经建立过的事务ID的最大值加1记为高水位。这个视图数组加高水位就组成了当前事务的一致性视图（read-view）。

而数据版本的可见性规则，就是基于数据的row trx_id和这个一致性视图的对比结果获得的。

图2 数据可见性规则

对于当前事务的启动瞬间来讲，一个数据版本的row trx_id有如下几种可能：

• 若是落在绿色部分，表示这个版本是已经提交的事务或者是当前事务本身生成的，这个数据是可见的。
• 若是落在红色部分，表示这个版本是由未来启动的事务生成的，不可见。
• 若是落在橙色部分，就有两种状况：
  • 若row trx_id在数组中，表示这个版本是由还没提交的事务生成的，不可见。
  • 若row trx_id不在数组中，表示这个版本是已经提交了的事务生成的，可见。

好比图1中的数据来讲，若是有一个事务，它的低水位是18，那么当它访问这一行数据时，就会从V4经过U3计算出V3，因此在它看来，这一行的值是11。

在更新时如何使用一致性读

图3 示例1

咱们来看示例1，若是事务B在事务C更新以前查询，这个查询返回值是1。可是当它要去更新数据时，就不能在历史版本上更新了，不然事务事务C的更新就会丢失。

这里就用到一条规则：更新数据都是先读后写，而这个读只能是读当前的值，称为“当前读”（current read）。

所以事务B更新时，当前读拿到的数据是(1, 2)，更新后是(1, 3)，而且row trx_id是101。

事务B后续查询时，看到最新数据的版本号是101，而本身也是101，就直接返回，获得的k值是3。

图4 示例2

咱们再来看示例2，示例2与示例1的区别在于，事务C'在事务B的写读操做后提交。

事务C'在提交前对行加写锁。而事务B是当前读，并且必需要加锁，所以被锁住了，必须等到事务C'释放这个锁，才能继续它的当前读。

到这里，把一致性读、当前读和行锁串起来了。

小结

本节问题，事务的可重复读隔离级别是如何实现的？

可重复读的核心就是一致性读；而事务更新数据的时候，只能用当前读。若是当前的记得的行锁被其余事务占用的话，就须要进入锁等待。

读提交

读提交的实现方式跟可重复读相似，它们最主要的区别是：

• 在可重复读隔离级别下，只须要在事务开始的时候建立一致性视图，以后事务里的其余查询都共用这个一致性视图；
• 在读提交隔离级别下，每一个语句执行前都会从新算出一个新的视图。

参考资料

• 03 | 事务隔离：为何你改了我还看不见？
• 08 | 事务究竟是隔离的仍是不隔离的？
• MySQL事务隔离级别的实现原理