MySQL，InnoDB究竟如何巧妙实现，4种事务的隔离级别（第9讲，超硬核）

《数据库架构100讲》

9. InnoDB四种隔离级别

事务ACID特性，其中I代表隔离性(Isolation)。

什么是事务的隔离性？

隔离性是指，多个用户的并发事务访问同一个数据库时，一个用户的事务不应该被其他用户的事务干扰，多个并发事务之间要相互隔离。

一个事务怎么会干扰其他事务呢？

咱们举例子来说明，假设有InnoDB表：

t(id PK, name);

表中有三条记录：

1, shenjian

2, zhangsan

3, lisi

case 1：读脏

事务A，先执行，处于未提交的状态：

insert into t values(4, wangwu);

事务B，后执行，也未提交：

select * from t;

如果事务B能够读取到(4, wangwu)这条记录，事务A就对事务B产生了影响，这个影响叫做“读脏”，读到了未提交事务操作的记录。

case 2：不可重复读

事务A，先执行：

select * from t where id=1;

结果集为：

1, shenjian

事务B，后执行，并且提交：

update t set name=xxoo where id=1;

commit;

事务A，再次执行相同的查询：

select * from t where id=1;

结果集为：

1, xxoo

这次是已提交事务B对事务A产生的影响，这个影响叫做“不可重复读”，一个事务内相同的查询，得到了不同的结果。

case 3：幻读

事务A，先执行：

select * from t where id>3;

结果集为：

NULL

事务B，后执行，并且提交：

insert into t values(4, wangwu);

commit;

事务A，首次查询了id>3的结果为NULL，于是想插入一条为4的记录：

insert into t values(4, xxoo);

结果集为：

Error : duplicate key!

事务A的内心OS是：你TM在逗我，查了id>3为空集，insert id=4告诉我PK冲突？

这次是已提交事务B对事务A产生的影响，这个影响叫做“幻读”。

可以看到，并发的事务可能导致其他事务：

（1）读脏；

（2）不可重复读；

（3）幻读；

InnoDB实现了哪几种事务的隔离级别？

按照SQL92标准，InnoDB实现了四种不同事务的隔离级别：

1. 读未提交(Read Uncommitted)；

2. 读提交(Read Committed, RC)；

3. 可重复读(Repeated Read, RR)；

4. 串行化(Serializable)；

不同事务的隔离级别，实际上是一致性与并发性的一个权衡与折衷。

InnoDB的四种事务的隔离级别，分别是怎么实现的？

InnoDB使用不同的锁策略(Locking Strategy)来实现不同的隔离级别。

一，读未提交(Read Uncommitted)

这种事务隔离级别下，select语句不加锁。

画外音：官方的说法是

SELECT statements are performed in a nonlocking fashion.

此时，可能读取到不一致的数据，即“读脏”。这是并发最高，一致性最差的隔离级别。

二，串行化(Serializable)

这种事务的隔离级别下，所有select语句都会被隐式的转化为select ... in share mode.

这可能导致，如果有未提交的事务正在修改某些行，所有读取这些行的select都会被阻塞住。

画外音：官方的说法是

To force a plain SELECT to block if other transactions have modified the selected rows.

这是一致性最好的，但并发性最差的隔离级别。

在互联网大数据量，高并发量的场景下，几乎不会使用上述两种隔离级别。

三，可重复读(Repeated Read, RR)

这是InnoDB默认的隔离级别，在RR下：

1. 普通的select使用快照读(snapshot read)，这是一种不加锁的一致性读(Consistent Nonlocking Read)，底层使用MVCC来实现，具体的原理在《InnoDB的高并发是因为MVCC（第5讲）》中有详细的描述；

2. 加锁的select(select ... in share mode / select ... for update), update, delete等语句，它们的锁，依赖于它们是否在唯一索引(unique index)上使用了唯一的查询条件(unique search condition)，或者范围查询条件(range-type search condition)：

- 在唯一索引上使用唯一的查询条件，会使用记录锁 (record lock)，而不会封锁记录之间的间隔，即不会使用间隙锁(gap lock)与临键锁(next-key lock)

- 范围查询条件，会使用间隙锁与临键锁，锁住索引记录之间的范围，避免范围间插入记录，以避免产生幻影行记录，尽量避免不可重复的读

画外音：这一段有点绕，多读几遍。

关于记录锁，间隙锁，临键锁的更多说明，详见《MySQL，InnoDB的select为什么会阻塞insert？（第8讲）》。

四，读提交(Read Committed, RC)

这是互联网最常用的隔离级别，在RC下：

1. 普通读是快照读；

2. 加锁的select, update, delete等语句，除了在外键约束检查(foreign-key constraint checking)以及重复键检查(duplicate-key checking)时会封锁区间，其他时刻都只使用记录锁；

此时，其他事务的插入依然可以执行，就可能导致，读取到幻影记录。

总结

1. 并发事务之间相互干扰，可能导致事务出现读脏，不可重复度，幻读等问题；

2. InnoDB实现了SQL92标准中的四种隔离级别；

- 读未提交：select不加锁，可能出现读脏；

- 读提交(RC)：普通select快照读，锁select /update /delete 会使用记录锁，可能出现不可重复读；

- 可重复读(RR)：普通select快照读，锁select /update /delete 根据查询条件情况，会选择记录锁，或者间隙锁/临键锁，以防止读取到幻影记录；

- 串行化：select隐式转化为select ... in share mode，会被update与delete互斥；

3. InnoDB默认的隔离级别是RR，用得最多的隔离级别是RC；

知其然，知其所以然。

思路比结论更重要。

==全文完==

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