【MySQL系列】MySQL的事务管理的学习（一）_ 事务概念 | 事务操作方式 | 事务隔离级别

「前言」文章内容大致是MySQL事务管理。

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「笔者」枫叶先生(fy)

一、事务概念

事务的概念

• MySQL事务是指一系列的数据库操作（一组DML语句），这些操作要么全部成功执行，要么全部失败回滚。事务的目的是确保数据库的一致性和完整性
• 事务就是要做的或所做的事情，主要用于处理操作量大，复杂度高的数据。
• 假设一个电商网站的订单支付场景。在这个场景中，订单支付涉及到多个步骤和多个数据表的操作，如订单表、库存表和支付记录表等。
• 例如，当用户点击支付按钮时，开始一个事务，然后依次执行创建订单、扣减库存和创建支付记录的操作。如果其中任何一个操作失败，整个事务会被回滚，订单不会被创建，库存不会被扣减，支付记录也不会被创建。只有当所有操作都成功执行后，事务才会被提交，订单支付完成
• 这样，需要多条MySQL语句构成，那么所有这些操作合起来，就构成了一个事务
• 再次回忆DML：DML【data manipulation language】数据操纵语言，用来对数据进行操作代表指令： insert，delete、update。DML中又单独分了一个DQL，数据查询语言，代表指令：select

MySQL同一时刻可能存在大量事务，如果不对这些事务加以控制，在执行时就可能会出现问题。

每条事务至少一条SQL或者很多条的SQL，这样如果大家都访问同样的表数据，在不加保护的情况，就绝对会出现问题。甚至，因为事务由多条SQL构成，那么，也会存在执行到一半出错或者不想再执行的情况，那么已经执行的怎么办？

因此一个完整的事务并不是简单的SQL集合，事务还需要满足如下四个属性：

• 原子性：一个事务（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样
• 一致性：在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设规则，这包含资料的精确度、串联性以及后续数据库可以自发性地完成预定的工作
• 隔离性：数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。事务隔离分为不同级别，包括读未提交（Read uncommitted）、读提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（Serializable）
• 持久性：事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失

上面的四个属性简称ACID：

• 原子性（Atomicity，又称不可分割性）
• 一致性（Consistency）
• 隔离性（Isolation，又称独立性）
• 持久性（Durability）

为什么会出现事务

• 事务被MySQL编写者设计出来，本质是为了当应用程序访问数据库的时候，事务能够简化我们的编程模型，不需要用户自己去考虑各种各样的潜在错误和并发问题
• 如果MySQL只是单纯的提供数据存储服务，那么用户在访问数据库时就需要自行考虑各种潜在问题，包括网络异常、服务器宕机等。
• 因此事务本质是为了应用服务的，而不是伴随着数据库系统天生就有的，而是后面使用了数据库一段时间之后，发现是需要事务这个功能的，MySQL的编写者就对事务进行的封装和支持

二、事务的版本支持

在 MySQL 中只有使用了Innodb数据库引擎的数据库或表才支持事务， MyISAM不支持

通过以下命令查看MySQL的数据库引擎，查看哪些引擎支持事务

show engines;

说明：

• Transactions：表示存储引擎是否支持事务，可以看到InnoDB存储引擎支持事务，而MyISAM存储引擎不支持事务

三、事务提交方式

事务常见的提交方式有两种，分别是自动提交和手动提交

查看事务的提交方式：

show variables like 'autocommit';

注：ON表示自动提交被打开，值为OFF表示自动提交被关闭，即事务的提交方式为手动提交

可以用SET来改变MySQL的自动提交模式

SET AUTOCOMMIT=0; --禁止自动提交
SET AUTOCOMMIT=1; --开启自动提交

注：设置为0表示关闭自动提交，相当于将事务提交方式设置为手动提交

四、事务常见的操作方式

为了便于演示，需要将MySQL的隔离级别设置成读未提交，也就是把隔离级别设置的比较低，方便看到实验现象

隔离级有：（隔离级别依次提高，读未提交隔离级别最低）

1. 读未提交（Read uncommitted）
2. 读提交（read committed）
3. 可重复读（repeatable read）
4. 串行化（Serializable）

设置最低的隔离级别：

set global transaction isolation level read uncommitted;

注意：设置全局隔离级别后当前会话的隔离级别不会改变，只会影响后续与MySQL新建立的连接，因此需要重启终端才能看到会话的隔离级别被成功设置

重启客户端之后，再进行登录，查看如下：

然后创建测试表

create table if not exists account(
id int primary key,
name varchar(50) not null default '',
blance decimal(10,2) not null default 0.0
)ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=UTF8;

4.1 事务正常操作

测试1

启动两个终端，两个终端都各启动一个事务（右边不启动事务也行），启动事务使用以下命令任意一个：

begin;
-- or
start transaction；

启动事务之后，查询该表是没有数据的

注：这里事务提交方式为自动提交

左终端中的事务使用savepoint命令创建一个保存点，该命令用于设置一个保存点

savepoint 保存点名字;

在左终端中插入一条数据，在右终端中就能查看到左终端的事务向表中插入的记录

左终端中的事务使用savepoint命令创建一个保存点，然后继续向表中插入一条记录，这时在右终端中也能看到新插入的这条记录（读未提交）

左终端中的事务使用rollback命令回滚到事务

rollback to 保存点; -- 事务回滚到该保存点
rollback;          -- 默认回滚到事务的最开始

事务回滚到保存点s2，这时右终端在查看表中数据时就看不到刚才插入的第二条记录了

左终端中的事务直接使用rollback命令回滚到事务最开始，右边的终端查询数据为空

使用commit命令，可以提交事务（代表一个事务结束），提交事务后就不能回滚了

注意：提交事务之后就不能回滚了，再次rollback也无法回滚

上面是事务操作的正常情况，而事务更多是为了应对非正常的情况，比如MySQL客户端突然崩溃，不小心关闭等等

4.2 事务异常验证

演示1（体现事务的原子性）

目的：证明事务未commit，客户端崩溃，MySQL自动会回滚（隔离级别设置为读未提交，事务提交方式为自动提交）

两个终端都各启动一个事务，表中事先有一条数据（右边不启动事务也行）

左终端中的事务向表中插入一条记录，由于隔离级别是读未提交，因此在右终端中能够查询到插入的这条记录

左边的客户端异常退出ctrl + （没有提交事务）

结果是MySQL会自动让事务回滚到最开始，这时右终端中就看不到之前插入的记录了

演示2（体现事务的持久性）

目的：证明事务commit了，即使客户端崩溃，MySQL数据不会在受影响，数据已经持久化（已经保存到磁盘），（隔离级别依旧设置为读未提交，事务提交方式为自动提交）

两个终端都各启动一个事务（右边不启动事务也行）

左终端中的事务向表中插入一条记录，由于隔离级别是读未提交，因此在右终端中能够查询到插入的这条记录

左终端进行提交事务，然后再异常退出

右终端中仍然可以看到之前插入的记录，因为事务提交后数据就被持久化了

即使是事务自动提交关闭了，只要commit了，数据依旧就被持久化了，下面实验3进行验证

演示3（验证实验）

目的：证明begin操作会自动更改提交方式，不会受MySQL是否自动提交影响

关闭自动提交

set autocommit = 0;

左终端中启动一个事务并向表中新插入一条记录（右边也可以启动一个事务），由于隔离级别是读未提交，因此在右终端中能够查询到新插入的这条记录

左终端进行提交事务，然后再异常退出，右终端中仍然可以看到之前插入的记录，因为事务提交后数据就被持久化了

上述说明：使用begin或start transaction·命令启动的事务，都必须要使用commit命令手动提交，数据才会被持久化，与是否设置autocommit无关

演示4

目的：证明单条SQL与事务的关系

左右两边的终端都关闭自动提交，右边不关也行（右边不影响操作）

set autocommit = 0;

不启动事务，直接删除一条数据，由于隔离级别是读未提交，右边的终端也能看到结果

执行完单条SQL语句后，左边的客户端直接异常退出；而右边终端被删除的数据被回滚回来了

左边的终端打开自动提交，右边不影响操作

set autocommit = 1;

不启动事务，直接删除一条数据，由于隔离级别是读未提交，右边的终端也能看到结果

执行完单条SQL语句后，左边的客户端直接异常退出，右边的数据没有发生变化，即左边终端的操作没有被回滚

实验结果说明：实际我们之前一直都在使用单SQL事务，只不过autocommit默认是打开的，因此单SQL事务执行后自动就被提交了

• 全局变量autocommit是否被设置影响的是单条SQL语句，InnoDB中的每一条SQL都会默认被封装成事务
• 如果autocommit为ON，则单条SQL语句执行后会自动被提交，如果为OFF，则SQL语句执行后需要使用commit进行手动提交，如果不手动提交，执行的SQL会发生回滚

上述实验结论

• 只要输入begin或者start transaction，事务便必须要通过commit提交，才会持久化，与是否设置set autocommit无关
• 事务可以手动回滚，同时，当操作异常，MySQL会自动回滚
• 对于InnoDB每一条 SQL 语言都默认封装成事务，自动提交（select有特殊情况，因为MySQL有 MVCC， 下面谈）
• 上述实验体现了事务本身的原子性(rollback)，持久性(commit)

事务操作注意事项

• 如果没有设置保存点，也可以回滚，只能回滚到事务的开始。直接使用rollback（前提是事务还没有提交）
• 如果一个事务被提交了（commit），则不可以回退（rollback）
• 事务可以选择回退到哪个保存点（前提是事务还没有提交）
• InnoDB支持事务，MyISAM不支持事务

五、事务隔离级别

• MySQL服务可能会同时被多个客户端进程（线程）访问，访问的方式以事务的方式进行
• 一个事务可能由多条SQL语句构成，也就意味着任何一个事务，都有执行前、执行中和执行后三个阶段
• 而所谓的原子性就是让用户层要么看到执行前，要么看到执行后，执行中如果出现问题，可以随时进行回滚，所以单个事务对用户表现出来的特性就是原子性
• 但毕竟每个事务都有一个执行的过程，在多个事务各自执行自己的多条SQL时，仍然可能会出现互相影响的情况，比如多个事务同时访问同一张表，甚至是表中的同一条记录
• 数据库为了保证事务执行过程中尽量不受干扰，于是出现了隔离性
• 数据库为了允许事务在执行过程中受到不同程度的干扰，于是出现了隔离级别

隔离级别：（依次提高）

1. 读未提交（Read Uncommitted）：在该隔离级别，所有的事务都可以看到其他事务没有提交的执行结果（实际生产中不可能使用这种隔离级别的），但是相当于没有任何隔离性，也会有很多并发问题，如脏读，幻读，不可重复读等，我们上面为了做实验方便，用的就是这个隔离性
2. 读提交（Read Committed）：该隔离级别是大多数数据库的默认的隔离级别（不是 MySQL 默
   认的）。它满足了隔离的简单定义：一个事务只能看到其他的已经提交的事务所做的改变。这种隔离级别会引起不可重复读，即一个事务执行时，如果多次 select，可能得到不同的结果
3. 可重复读（Repeatable Read）：这是MySQL默认的隔离级别，它确保同一个事务，在执行中，多次读取操作数据时，会看到同样的数据行，但是会有幻读问题
4. 串行化（Serializable）：这是事务的最高隔离级别，它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决了幻读的问题。它在每个读的数据行上面加上共享锁，但是可能会导致超时和锁竞争（这种隔离级别太极端，实际生产基本不使用）

隔离级别基本都是通过锁实现的，不同的隔离级别，锁的使用是不同的。常见有，表锁，行锁，读锁，写锁，间隙锁（GAP），Next-Key锁(GAP+行锁)等

5.1 查看与设置隔离性

查看全局隔级别

select @@global.tx_isolation;

查看当前会话隔离级别

select @@session.tx_isolation;

还可以使用以下命令查看当前会话的隔离级别

select @@tx_isolation;

设置当前会话隔离级别

set session transaction isolation level 隔离级别;

例如，给当前会话设置串行化

set session transaction isolation level serializable;

注：设置当前会话的隔离级别只会影响当前会话，新起的会话依旧采用全局的隔离级

设置全局隔离级别

set global transaction isolation level 隔离级别;

比如设置全局可重复读

注意：设置全局隔离级别会影响后续的新会话，但是不会影响当前会话，如果需要让全局隔离级别生效，需要重启该客户端

下面进行实验演示，演示四个隔离级别

5.2 读未提交（Read Uncommitted）

启动两个终端，将隔离级别都设置为读未提交，然后查看表中数据

set session transaction isolation level read uncommitted;

左右两个终端各启动一个事务，左边终端对表中数据进行修改，左边终端的事务没有提交右边终端的事务可以看到修改的数据

说明：

• 像这种，一个事务在执行中，读到另一个执行中事务的更新（或其他操作）但是未commit的数据，这种现象叫做脏读(dirty read)
• 读未提交是事务的最低隔离级别，几乎没有加锁，虽然效率高，但是问题比较多，所以严重不建议使用

5.3 读提交（Read Committed）

启动两个终端，将隔离级别都设置为读提交，然后查看表中数据

两个终端各自启动一个事务，左终端进行对表中数据修改，在左终端事务未提交之前，右终端的事务看不到另一个事务的对数据的修改结果

只有当左终端中的事务提交后，右终端中的事务才能看到修改后的数据

说明：

• 像这种，当前事务并未commit和当前事务提交事务这两个时间段，另一个事务在这两个时间段读取到了不同的值，这种现象叫做不可重复读（non reapeatable read）
• 这种现象可能会导致数据的一致性问题，因为一个事务在不同的时间点读取到不同的数据值，可能会产生错误的计算结果或逻辑错误，不建议使用该隔离级别

5.4 可重复读（Repeatable Read）

启动两个终端，将隔离级别都设置为可重复读，然后查看表中数据

两个终端各自启动一个事务，左终端中的事务所作的修改在没有提交之前，右终端中的事务无法看到

并且当左终端中的事务提交后，右终端中的事务仍然看不到修改后的数据

只有当右终端中的事务提交事务之后，再查看表中数据，此时才能看到表中数据

说明：

• 向上面这样的，称之为可重复读
• 但是，一般的数据库在可重复读情况的时候，update数据是满足可重复读的，但insert数据会存在幻读问题，因为隔离性是通过对数据加锁完成的，而新插入的数据原本是不存在的，因此一般的加锁无法屏蔽这类问题
• 但是MySQL解决了可重复读隔离级别下的幻读问题（通过Next-Key锁（GAP+行锁）来解决幻读问题）
• 幻读：一个事务在执行过程中，相同的select语句查询得到了不同的数据（出现新数据），如同出现了幻觉，这种现象叫做幻读

下面演示MySQL的可重复读是没有幻读问题

启动两个终端，将隔离级别都设置为可重复读，然后查看表中数据

然后两个终端各自启动一个事务，左终端向表中插入新数据并提交事务，右终端中的事务仍然看不到新插入的数据（证明没有幻读问题）

5.5 串行化（Serializable）

启动两个终端，将隔离级别都设置为串行化，然后查看表中数据

然后两个终端各自启动一个事务，如果这两个事务都对表进行的是读操作，那么这两个事务可以并发执行，不会被阻塞

果这两个事务中有一个事务要对表进行写操作，那么这个事务就会立即被阻塞

直到右边终端事务提交了之后，左终端的事务才能对表进行修改操作

说明：

• 对所有操作全部加锁，进行串行化，不会有问题，但是只要串行化，效率很低，几乎完全不会被采用

5.6 隔离级别总结

• 其中隔离级别越严格，安全性越高，但数据库的并发性能也就越低，往往需要在两者之间找一个平 衡点
• mysql 默认的隔离级别是可重复读，一般情况下不要修改

隔离级别总结如下：

六、一致性

事务执行的结果，必须使数据库从一个一致性状态，变到另一个一致性状态。当数据库只包含事务
成功提交的结果时，数据库处于一致性状态。

• 事务在执行过程中如果发生错误，则需要自动回滚到事务最开始的状态，就像这个事务从来没有执行过一样，即一致性需要原子性来保证
• 事务处理结束后，对数据的修改必须是永久的，即便系统故障也不能丢失，即一致性需要持久性来保证
• 多个事务同时访问同一份数据时，必须保证这多个事务在并发执行时，不会因为由于交叉执行而导致数据的不一致，即一致性需要隔离性来保证
• 其实一致性和用户的业务逻辑强相关，一般MySQL提供技术支持，但是一致性还是要用户业务逻辑做支撑，也就是说一致性，是由用户决定的
• 在技术上，一致性需要原子性、持久性和隔离性来保证

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「 作者 」 枫叶先生
「 更新 」 2023.9.7
「 声明 」 余之才疏学浅，故所撰文疏漏难免，
          或有谬误或不准确之处，敬请读者批评指正。