【MySQL系统学习专栏】- 事务处理_表 事务处理

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前言

本篇我们讲解有关事务处理的相关知识点，也意味着我们从此篇开始，就进入了MySQL的高级篇章，其中事务的并发控制是一个内容庞大的话题，有大量的理论文献对其进行详细的论述，本篇只简要地讨论MySQL如何控制并发读写

事务与锁机制是密不可分的，事务的隔离性通过事务的隔离级别来定义，并用锁机制来保证写操作的隔离性，锁机制将在下篇博客中整理
 

一、什么是事务

字面意思理解：事务，就是指一件具体、完整的事情

在数据库中，事务就是指一组SQL语句，这一组SQL语句是相互依赖的，作为一个不可分割的整体存在。

1. 那么既然是一个整体，这组SQL语句的执行情况就只有全部成功，和全部都不成功两种情况，而不会存在部分成功或失败的情况。

2. 进而可以说明，如果这组SQL语句的其中一条语句执行失败，那么将会发生回滚操作，将之前执行成功的语句以及它们所进行的操作、影响的数据都撤销，返回事务开始之前的状态。即单元中的所有sql语句都执行成功的话，那么该事务也就被顺利执行。

3. 关于事务处理需要知道的几个术语

   事务（transaction）：指一组SQL语句；

   回退（rollback）：指撤销指定SQL语句的过程；

   提交(commit)：指将未存储的SQL语句结果写入数据库表；

   保留点（savepoint)：指事务处理中设置的临时占位符(place-holder)，你可以对它发布回退(与回退整个事务处理不同)。

4. 必须通过严格的ACID测试才能被称为事务，否则空谈事务的概念是不够的，所以事务最重要的四个特性通常被称为 ACID 特性

   A - Atomicity 原子性: 一个事务是一个不可分割的最小单位，事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败，没有中间状态。原子性主要是通过事务日志中的回滚日志(undo log)来实现的，当事务对数据库进行修改时，InnoDB 会根据操作生成相反操作的 undo log，比如说对 insert 操作，会生成 delete 记录，如果事务执行失败或者调用了 rollback，就会根据 undo log 的内容恢复到执行之前的状态。

   C - Consistency 一致性: 事务执行之前和执行之后数据都是合法的一致性状态，即使发生了异常，也不会因为异常引而破坏数据库的完整性约束，比如唯一性约束等。

   I - Isolation 隔离性: 每个事务是彼此独立的，不会受到其他事务的执行影响，事务在提交之前对其他事务不可见。隔离性通过事务的隔离级别来定义，并用锁机制来保证写操作的隔离性，用 MVCC 来保证读操作的隔离性，将在下篇锁机制详细介绍。

   D - Durability 持久性: 事务提交之后对数据的修改是持久性的，即使数据库宕机也不会丢失，通过事务日志中的重做日志(redo log)来保证。事务修改之前，会先把变更信息预写到 redo log 中，如果数据库宕机，恢复后会读取 redo log 中的记录来恢复数据。

5. 并非所有存储引擎都支持事务处理，而MySQL支持几种基本的数据库引擎，MyISAM和InnoDB是两种最常用的引擎，但前者不支持明确的事务处理。

给出一个常用来解释事务的例子方便理解（银行应用）：

假设一个银行的数据库有两张表：支票（checking）表和储蓄（saving）表。现在要从用户ChenQi的支票账户转移200美元到他的储蓄账户，那么需要至少三个步骤

• 检查支票账户的余额是否高于200美元
• 从支票账户余额中减去200美元
• 在储蓄账户中增加200美元

上述三个步骤的操作必须打包在一个事务中，任何一个步骤失败，则必须回滚所有步骤。如果不采用事务处理，在第三步时发生错误，钱并没有增加进储蓄账户，而之前的操作又不能撤销，那ChenQi就白白损失了200美元，或者在第二步和第三步中间的时候，另外一个进程要删除支票账户所有余额，那么结果可能就是银行在不知道这个逻辑的情况下白白给了ChenQi 200美元。
 

二、事务的分类

按照事务的启动与执行方式，可以将事务分为3类:

• 显示事务 ：也称之为用户定义或用户指定的事务，即可以显式地定义启动和结束的事务。分布式事务属于显示事务
• 自动提交事务：默认事务管理模式。如果一个语句成功地完成，则提交该语句；如果遇到错误，则回滚该语句。
• 隐性事务：当连接以此模式进行操作时，sql将在提交或回滚当前事务后自动启动新事务。无须描述事务的开始，只需提交或回滚每个事务。它生成连续的事务链。

在默认情况下，一条sql语句就是一个事务，其实说的就是事务的自动提交模式，因为它是数据库引擎管理事务时默认的模式。
 

三、控制事务处理

（一）开启事务

MySQL使用下面的语句来标识一条事务的开始

输入：

START TRANSACTION
1

（二）使用ROLLBACK

MySQL的ROLLBACK命令用来回退（撤销）MySQL语句

输入：

SELECT * FROM checking; 
START TRANSACTION;
DELETE FROM checking; 
SELECT * FROM checking; 
ROLLBACK;
SELECT * FROM checking;
1
2
3
4
5
6

分析：

• 首先显示checking表所有内容，表中内容不为空，
• 然后开启一条事务处理，接下来的语句属于事务中的内容
• 接着删除checking表中的所有记录
• 紧跟着一条查询语句，证明checking表中内容为空
• 此时用一条ROLLBACK语句回退START TRANSACTION之后的所有语句
• 最后再次执行查询语句，输出显示该表并不为空

事务处理用来回退INSERT、UPDATE、DELETE语句，但不能回退SELECT语句，实际上回退SELECT语句也没有什么意义。也不能回退CREATE和DROP语句，即使执行了，这两条操作并不会被撤销

（三）使用COMMIT

一般的MySQL语句都是直接针对数据库表执行和编写的。实际上这就是隐式提交（隐式事务），即提交（写或保存）操作是自动进行的。

但是在事务处理的局域快中，提交并不会隐式的进行，需要进行明确的提交，要使用COMMIT语句

输入：

START TRANSACTION;
DELETE FROM checking WHERE number = 200; 
INSERT INTO saving values(200); 
COMMIT;
1
2
3
4

分析：

• 这里我们要从checking表中删除200美元的记录，给saving表中插入一条200美元的记录
• 因为涉及到两张表checking和saving，所以使用事务处理来保证整体的操作，不会只进行删除操作
• 最后的COMMIT语句仅会在整个事务不出错的情况下才会对数据做出更改
• 如果第一条DELETE语句起作用，但第二条失败，则第一条不会提交，会被自动撤销（回滚）

实际上，当COMMIT和ROLLBACK语句执行后，当前事务就会自动关闭。

（四）使用保留点

简单的ROLLBACK和COMMIT语句可以撤销或写入整个事务处理。但是，只是简单的事务处理可以如此操作，复杂的事务处理可能需要部分提交或回退。
为了支持部分回退的操作，必须能在事务处理块中合适的位置防止一个占位符，如此操作，若需要回退，可以回退到某个已记录的占位符的位置，这些占位符就称为保留点

例如，如果上面的插入200美元操作发生错误，我们只需要返回到删除checking表中记录后，插入操作之前即可，不需要整个回退。

输入：

SAVEPOINT delete1;

ROLLBACK TO delete1;
1
2
3

每个保留点都要取表示它的唯一名字，以便在回退时，MySQL知道要回退到何处。

保留点在事务处理完成后（执行一条ROLLBACK或COMMIT）后会自动释放，自MySQL5以来，也可以用RELEASE SAVEPOINT来手动释放

（五）更改默认的提交方式

之前提到，MySQL的事务默认提交方式是自动提交。换句话说：任何时候你执行一条MySQL语句，对于数据库或表所做的更改，成功则立即生效，失败就不会更改，还会给出错误信息

为指定MySQL不自动提交，需要使用以下语句

输入：

SET autocommit = 0;
1

分析：

autocommit标志决定是否自动提交更改操作，不管有没有COMMIT语句，设置其为0则指示MySQL不自动提交更改操作（直到autocommit被设置为真位置）
 

四、事务并发

无论何时，只要有多个查询需要在同一时刻修改数据，都会产生并发控制的问题，MySQL主要是在两个层面的并发控制：服务器层和存储引擎层。

因为某一刻不可能总只有一个事务在运行，可能出现A在操作checking表中的数据，B也同样在操作checking表，那么就会出现并发问题，对于同时运行的多个事务，当这些事务访问数据库中相同的数据时，如果没有采用必要的隔离机制，就会发生以下各种并发问题。

• 脏读：对于两个事务T1,T2，T1读取了已经被T2更新但还没有被提交的字段之后，若T2回滚，T1读取的内容就是临时且无效的
• 不可重复读 ：对于两个事务T1,T2，T1读取了一个字段，然后T2更新了该字段之后，T1在读取同一个字段，值就不同了
• 幻读：对于两个事务T1,T2，T1在A表中读取了一个字段，然后T2又在A表中插入了一些新的数据时，T1再读取该表时，就会发现神不知鬼不觉的多出几行了…，当某个事务在读取某个范围内的记录时，另外一个事务又在该范围内插入了新的记录，当之前的事务再次读取该范围的记录时，会产生幻行(PhantomRow)

所以，为了避免以上出现的各种并发问题，我们就必然要采取一些手段。mysql数据库系统提供了四种事务的隔离级别，用来隔离并发运行各个事务，使得它们相互不受影响，这就是数据库事务的隔离性。
 

五、事务的隔离级别

一个事务与其他事务隔离的程度称为隔离级别。数据库规定了多种事务隔离级别，不同隔离级别对应不同的干扰程度，隔离级别越高，数据一致性就越好，但并发性就越差。

（一）mysql中的四种事务隔离级别

READ UNCOMMITTED（未提交读）

在READ UNCOMMITTED级别，事务中的修改，即使没有提交，对其他事务也都是可见的。事务可以读取未提交的数据，这也被称为脏读(Dirty Read)。这个级别会导致很多问题，从性能上来说，READ UNCOMMITTED不会比其他的级别好太多，但却缺乏其他级别的很多好处，除非真的有非常必要的理由，在实际应用中一般很少使用。

READ COMMITTED(提交读)

大多数数据库系统的默认隔离级别都是READ COMMITTED (但MySQL 不是)。READ COMMITTED满足前面提到的隔离性的简单定义：一个事务开始时，只能“看见”已经提交的事务所做的修改。换句话说，一个事务从开始直到提交之前，所做的任何修改对其他事务都是不可见的。这个级别有时候也叫做不可重复读(nonrepeatable read)，因为两次执行同样的查询，可能会得到不一样的结果。

REPEATABLE READ(可重复读)

REPEATABLE READ解决了脏读的问题。该级别保证了在同一个事务中多次读取同样记录的结果是一致的。在这个事务持续期间，禁止其他事务对这个字段进行更新（可以避免脏读和不可重复读，但幻读仍然存在）。InnoDB和XtraDB存储引擎通过多版本并发控制(MVCC,MultiversionConcurrency Control)解决了幻读的问题。本章稍后会做进一步的讨论。可重复读是MySQL的默认事务隔离级别。

SERIALIZABLE(可串行化)

SERIALIZABLE是最高的隔离级别。它通过强制事务串行执行，避免了前面说的幻读的问题。简单来说，SERIALIZABLE会在读取的每一行数据上都加锁，所以可能导致大量的超时和锁争用的问题。实际应用中也很少用到这个隔离级别，只有在非常需要确保数据的一致性而且可以接受没有并发的情况下，才考虑采用该级别。

四种隔离级别中上述三种异常情况的容忍度如下（✔ 代表允许，❌ 代表禁止）：

（二）事务隔离级别相关命令

1.查看隔离级别

输入：

SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
1

输出：

+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
1
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3
4
5

2.设置隔离级别

输入：

# 将当前会话的隔离级别设为读未提交
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; 
# 将全局的隔离级别设为读未提交
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; 
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