简单来说，事务是用来保证一组数据库操作，要么全部成功，要么全部失败。
在 MySQL 中，事务的支持是在引擎层实现的，但并不是所有的引擎都支持事务，比如 MyISAM（MySQL 的原生引擎）就不支持事务。

由事务引发的问题

为保证数据的一致性，我们使用了事务。但当数据库上有多个事务同时读写同一数据时，会导致如下问题：

Dirty read / 脏读

脏读是指读到了其它事务未提交的数据，未提交意味着这个数据可能最终不会存到数据库中，那么这个数据就是不存在的数据，读到了不存在的数据，就是脏读。

Non-repeatable read / 不可重复读

不可重复读是指在同一事务内，不同时期读取同一批数据可能会得到不一样的结果，侧重于 Update。

如：当前事务查询数据 a 的值为 1，这时有其它事务将 a 的值修改为 2 并提交了事务，当前事务再次读取数据 a 时，它的值变成了 2

Phantom read / 幻读

大致与不可重复读相同，专指 “新插入的行”。

如：当前事务在数据库中未找到数据 a 后，执行 Create 操作创建数据 a，但在提交事务时，由于其它事务创建了数据 a，导致当前事务无法正确提交

为了解决这些问题，就有了“隔离级别”的概念。

隔离级别

所谓事务的隔离级别，就是将各个事务以不同的级别隔离开来，从而解决上述问题。

Read uncommitted / 读未提交

可读取其它事务已修改但未提交的数据。

Read committed / 读提交

只可读取其它事务已提交的数据。
可解决：脏读

Repeatable read / 可重复读

只可读取其它事务已提交的数据，且事务中读取的数据与事务开始时的数据一致。
可解决：脏读、不可重复读

Serializable / 串行化

行级读写锁。
可解决：脏读、不可重复读、幻读

Example：

  1. mysql> create table T(c int) engine=InnoDB;
  2. mysql> insert into T(c) values (1);
事务 A 开启事务 查询
得到值 1		 查询
得到值 V1		 查询
得到值 V2		 提交事务 查询
得到值 V3
事务 B 开启事务 查询
得到值 1		 将 1
修改为 2		 提交事务

读未提交：V1 = 2、V2 = 2、V3 = 2。
读已提交：V1 = 1、V2 = 2、V3 = 2。
可重复读：V1 = 1、V2 = 1、V3 = 2。
串行化：V1 = 1、V2 = 1、V3 = 2。

因为事务 B 执行修改操作时，需等待事务 A 提交，所以 V1 & V2 = 1。在事务 A 提交事务后，事务 B 继续执行修改操作，所以 V3 = 2。

事务隔离的实现

事务隔离有读写锁和 MVCC（多版本并发控制）两种实现方式。串行化由读写锁实现，而读提交、可重复读则由 MVCC 实现。

何为 MVCC ? MVCC 又称“多版本并发控制”。所谓“多版本”是指一条记录在数据库中存在多个版本，每个以事务 id（trx_id）作为版本号，而事务 id 按申请顺序递增。

以可重复读为例，在事务开启时事务系统会为当前事务分配一个事务 id（trx_id）， InnoDB 为当前事务创建一个全局的一致性视图（当前事务的快照，以下简称视图），这个视图决定了当前视图可见的数据版本。
视图内主要包含以下四个主要内容：

  • m_ids：表示视图生成时，所有活跃的事务 id
  • min_trx_id：表示视图生成时，活跃的最小事务id
  • max_trx_id：表示视图生成时，事务系统应该分配给下一事务的 id
  • creator_trx_id：表示当前事务的 id

image.png
当前事务在读取数据时：

  • 数据的 trx_id 小于 min_trx_id，说明该数据的事务已提交，当前事务内可见；
  • 数据的 trx_id 大于等于 max_trx_id，说明该数据是在事务快照后产生的，当前事务内不可见；
  • 数据的 trx_id 在 min_trx_id 和 max_trx_id 范围内，且不等于 creator_trx_id，说明该数据所在事务处于活跃状态，当前事务内不可见；
  • 数据的 trx_id 等于 creator_trx_id，说明该数据为当前事务创建或修改，当前事务内可见；

Example：

name trx_id 事务是否处于活跃状态
张一 1 ❌
张二 2 ✅
张三 3 ❌
张四 4 ❌
张五 5 ✅

当前事务开启，快照后视图内数据如下：

  1. {
  2.   "m_ids": [2, 5],
  3.   "min_trx_id": 2,
  4.   "max_trx_id": 7,
  5.   "creator_trx_id": 6
  6. }

其它事务将 name 修改为“张六”后

name trx_id 事务是否处于活跃状态
张一 1 ❌
张二 2 ✅
张三 3 ❌
张四 4 ❌
张五 5 ✅
张六 7 ✅

当前数据读取 name 数据时：

  • 张六的 trx_id 为 7， >= max_trx_id，故当前事务内张六不可见；
  • 张五的 trx_id 为 5，包含在 m_ids 内，故当前事务内张五不可见；
  • 张四的 trx_id 为 4，< max_trx_id 且不包含在 m_ids 内，故当前事务内张四可见；
  • 张三的 trx_id 为 3，< max_trx_id 且不包含在 m_ids 内，故当前事务内张三可见；
  • 张二的 trx_id 为 2，包含在 m_ids 内，故当前事务内张二不可见；
  • 张一的 trx_id 为 1，< min_trx_id，故当前事务内可见；

以上，就是在“可重复读”时，事务隔离的实现。
“读提交”的事务隔离实现与之一致，唯一的区别就是：可重复读是在事务开启时创建视图，读提交是在每次 SELECT 语句前创建的视图。