MySQL事务及ACID特性详解

事务是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元,事务具有以下4个属性,通常简称为事务的ACID属性。

  • 原子性(Atomicity) ：事务是一个原子操作单元,其对数据的修改,要么全都执行,要么全都不执行。
  • 一致性(Consistent) ：在事务开始和完成时,数据都必须保持一致状态。这意味着所有相关的数据规则都必须应用于事务的修改,以保持数据的完整性。
  • 隔离性(Isolation) ：数据库系统提供一定的隔离机制,保证事务在不受外部并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的,反之亦然。
  • 持久性(Durable) ：事务完成之后,它对于数据的修改是永久性的,即使出现系统故障也能够保持。

    并发事务带来的问题

    脏写：

    当两个或多个事务选择同一行，然后基于最初选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题–最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新。

    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的状态；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，并据此作进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。这种现象被形象的叫做“脏读”。
    一句话：事务A读取到了事务B已经修改但尚未提交的数据，还在这个数据基础上做了操作。此时，如果B事务回滚，A读取的数据无效，不符合一致性要求。事务A读取到了事务B已经修改但尚未提交的数据，还在这个数据基础上做了操作。此时，如果B事务回滚，A读取的数据无效，不符合一致性要求。

    不可重读：

    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！这种现象就叫做“不可重复读”。
    一句话：事务A内部的相同查询语句在不同时刻读出的结果不一致，不符合隔离性。

    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”。
    一句话：事务A读取到了事务B提交的新增数据，不符合隔离性 。

    MySQL事务隔离级别详解

    | 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 | | —- | —- | —- | —- | | 读未提交(Read uncommitted) | 可能 | 可能 | 可能 | | 读已提交(Read committed) | 不可能 | 可能 | 可能 | | 可重复读取(Repeatable read) | 不可能 | 不可能 | 可能 | | 序列化(Serializable) | 不可能 | 不可能 | 不可能 |
  1. show variables like 'tx_isolation';
  2. set tx_isolation='REPEATABLE-READ';

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MySQL锁机制详解

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。

锁分类

  • 从性能上分乐观锁（用版本对比来实现）和悲观锁
  • 从数据库操作分读锁和写锁（都属于悲观锁）
    • 读锁（共享锁）：针对同一份数据，多个读锁操作可以同时进行而不会互相影响
    • 写锁（排它锁）：当前写操作没有完成前，它会阻断其他写锁和读锁

  • 从对数据操作的粒度分表锁和行锁

    表锁

    每次操作锁住整张表。开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低；一般用在整表数据迁移的场景。

    1. CREATE TABLE `mylock` ( 
    2.  `id` INT (11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
    3.  `NAME` VARCHAR (20) DEFAULT NULL, 
    4.  PRIMARY KEY (`id`) 
    5.  ) ENGINE = MyISAM DEFAULT CHARSET = utf8; 
    6. INSERT INTO`test`.`mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('1', 'a');
    7. INSERT INTO`test`.`mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('2', 'b');
    8. INSERT INTO`test`.`mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('3', 'c'); 
    9. INSERT INTO`test`.`mylock` (`id`, `NAME`) VALUES ('4', 'd');

    手动增加表锁

    lock table 表名称 read(write),表名称2 read(write); 

    1. lock table mylodk write;

    查看表上加过的锁

    1. show open tables;

    删除表锁

    1. unlock tables;

    行锁

    每次操作锁住一行数据。开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。
    InnoDB与MYISAM的最大不同有两点：

  • InnoDB支持事务（TRANSACTION）

  • InnoDB支持行级锁

总结：
MyISAM在执行查询语句SELECT前，会自动给涉及的所有表加读锁,在执行update、insert、delete操作会自动给涉及的表加写锁。
InnoDB在执行查询语句SELECT时(非串行隔离级别)，不会加锁。但是update、insert、delete操作会加行锁。
简而言之，就是读锁会阻塞写，但是不会阻塞读。而写锁则会把读和写都阻塞。

行锁与事务隔离级别案例分析

  1. CREATE TABLE `account` ( 
  2.  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
  3.  `name` varchar(255) DEFAULT NULL, 
  4.  `balance` int(11) DEFAULT NULL, 
  5.  PRIMARY KEY (`id`)
  6. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8; 
  7. INSERT INTO `test`.`account` (`name`, `balance`) VALUES ('lilei', '450'); 
  8. INSERT INTO `test`.`account` (`name`, `balance`) VALUES ('hanmei', '16000');
  9. INSERT INTO `test`.`account` (`name`, `balance`) VALUES ('lucy', '2400');

读未提交

  1.   set tx_isolation='read-uncommitted';

脏读

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读已提交

解决脏读

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不可重读

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可重复读

  1.   set tx_isolation='repeatable-read';

解决不可重复读

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在客户端A，接着执行update account set balance = balance-50 where id = 1，balance没有变成400-50=350，lilei的balance值用的是步骤2中的350来算的，所以是300，数据的一致性倒是没有被破坏。可重复读的隔离级别下使用了MVCC(multi-version concurrency control)机制，select操作不会更新版本号，是快照读（历史版本）；insert、update和delete会更新版本号，是当前读（当前版本）。
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幻读

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串行化

  1.   set tx_isolation='serializable';

解决幻读

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间隙锁

间隙锁，锁的就是两个值之间的空隙。Mysql默认级别是repeatable-read，有办法解决幻读问题吗？间隙锁在某些情况下可以解决幻读问题。
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范围所包含的所有行记录(包括间隙行记录)以及行记录所在的间隙里插入或修改任何数据都无法修改数据。
间隙锁是在可重复读隔离级别下才会生效。

临建锁

Next-Key Locks是行锁与间隙锁的组合。
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InnoDB的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁。并且该索引不能失效，否则都会从行锁升级为表锁。

行锁分析

通过检查InnoDB_row_lock状态变量来分析系统上的行锁的争夺情况

  1. show status like 'innodb_row_lock%';

对各个状态量的说明如下：

  • Innodb_row_lock_current_waits: 当前正在等待锁定的数量
  • Innodb_row_lock_time: 从系统启动到现在锁定总时间长度
  • Innodb_row_lock_time_avg: 每次等待所花平均时间
  • Innodb_row_lock_time_max：从系统启动到现在等待最长的一次所花时间Innodb_row_lock_waits:系统启动后到现在总共等待的次数

对于这5个状态变量，比较重要的主要是：

  • Innodb_row_lock_time_avg （等待平均时长）
  • Innodb_row_lock_waits （等待总次数）
  • Innodb_row_lock_time（等待总时长）

查看INFORMATION_SCHEMA系统库锁相关数据表

  1. ‐‐ 查看事务 
  2. select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX; 
  3. ‐‐ 查看锁
  4. select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS; 
  5. ‐‐ 查看锁等待 
  6. select * from INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS; 
  7. ‐‐ 释放锁，trx_mysql_thread_id可以从INNODB_TRX表里查看到 
  8. kill trx_mysql_thread_id 
  10. ‐‐ 查看锁等待详细信息 
  11. show engine innodb status\G;

死锁

  1. set tx_isolation='repeatable-read';

Session_1执行：select from account where id=1 for update;
Session_2执行：select from account where id=2 for update;
Session_1执行：select from account where id=2 for update;
Session_2执行：select from account where id=1 for update;
查看近期死锁日志信息：show engine innodb status\G;
大多数情况mysql可以自动检测死锁并回滚产生死锁的那个事务，但是有些情况mysql没法自动检测死锁

MySQL锁优化建议

  • 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁
  • 合理设计索引，尽量缩小锁的范围
  • 尽可能减少检索条件范围，避免间隙锁
  • 尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度，涉及事务加锁的sql尽量放在事务最后执行
  • 尽可能低级别事务隔离