本章主要讲解 MySQL 是如何在并发请求保证数据的正确性。
引入了一些概念，指引学习方向，文末有我们学习参考文章

概念 （针对于 InnoDB）#

学习一个新鲜事物的时，我们总会碰到一些新的概念或设计，如果你细心领悟或许可以举一反三，通过之前学过的东西与之关联。但是如果你并无感悟，倒也无妨。因为大多数你只需要整理后自己能记住就可以。毕竟我们不是开创者而是使用者。接下来我将要介绍几个概念或是设计是针对于今天所探讨的主题。

MVCC (多版本并发控制)#

对于未接触过这个概念的人肯定是一脸雾水，那我只简介一下它的作用。如果想学习可以自行查找资料。

它会在每个数据行后面追加隐藏两个字段，分别代表创建（创建的事务版本号），删除（删除的事务版本号）。

事务版本号：每启动一个事务都会产生版本号

上表为 MVCC 的一个简图，我来描述一下它的经历。

1. 事务 1 ：插入一条 id=1，name=dog 的数据。
2. 事务 2：更新了 id=1，name=pig。 并且插入一条数据 id=2，name=cat
3. 事务 3：插入了一条 id=3，name=cats，并且删除了 id=2 的数据

有了这个设计我们就能弄出不同版本的查询结果（隔离级别中的快照读就与之相识）

1. 获取最新版本（版本 3）的数据，查询条件为：create_version>=3 and delete_version=null。
2. 获取指定版本（版本 2）的数据，查询条件为：create_version<=2 and （delete_version=null or delete_version>2）。

锁 （防止数据并发操作）#

锁一个特别简单的名词，但是初学者未必能理的清楚概念。像我这样文字理解能不好的人就卡了半天。

最后我的理解是：阻碍你获取数据的就是锁。锁是你与数据交流间的一道屏障。

行锁#

共享锁（S 锁）又称为读锁（Share lock, 简记为 S 锁），若事务 T 对数据对象 A 加上 S 锁，则其它事务只能再对 A 加 S 锁，而不能加 X 锁，直到 T 释放 A 上的 S 锁。#

排它锁（X 锁）又称为写锁（(eXclusive lock, 简记为 X 锁)），若事务 T 对数据对象 A 加上 X 锁，则只允许 T 读取和修改 A，其它任何事务都不能再对 A 加任何类型的锁，直到 T 释放 A 上的锁。它防止任何其它事务获取资源上的锁，直到在事务的末尾将资源上的原始锁释放为止。#

这里我进行了一个比喻，假设数据是一个透明的箱子。如果箱子里东西能看到就是可查询，能触碰到就是可修改。

共享锁：添加条件（能看到箱子里东西的事务都能添加，否者需要等待），相当于给箱子加了一个锁，这个锁只有自己能打开。

排它锁：添加条件（能触碰到箱子里东西的事务都能添加，否者需要等待），相当于打开箱子给里面东西套上一个盒子，再对盒子加锁，这个锁只有自己能打开

• 事务 1 为数据添加共享锁，事务 2 能再添加共享锁吗？如果能，事务 2 能修改数据吗，事务 1 能修改数据吗？
• 事务 1 为数据添加共享锁，事务 2 能添加排它锁吗？如果能，事务 2 能修改数据吗，事务 1 能修改数据吗？
• 事务 1 为数据添加排它锁，事务 2 能添加共享锁吗？如果能，事务 2 能修改数据吗，事务 1 能修改数据吗？
• 事务 1 为数据添加排它锁，事务 2 能添加排它锁吗？如果能，事务 2 能修改数据吗，事务 1 能修改数据吗？

间隙锁 （gap 锁）#

会在查询数据的两侧插入间隙锁，导致无法插入。 这与 InnoDB 索引顺序排序有关。#

四种事务隔离#

在数据库操作中，为了有效保证并发读取数据的正确性，提出的事务隔离级别。我们的数据库锁，也是为了构建这些隔离级别存在的。

锁和多版本数据（MVCC）是 InnoDB 实现一致性读和隔离级别的手段。

因此，在不同的隔离级别下，InnoDB 处理 SQL 时采用的一致性读策略和需要的锁是不同的。

Read Uncommitted （RU）#

在该隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。本隔离级别很少用于实际应用，因为它的性能也不比其他级别好多少。读取未提交的数据，也被称之为脏读（Dirty Read）。

Read Committed （RC）#

这是大多数数据库系统的默认隔离级别（但不是 MySQL 默认的）。它满足了隔离的简单定义：一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。这种隔离级别 也支持所谓的不可重复读（Nonrepeatable Read），因为同一事务的其他实例在该实例处理其间可能会有新的 commit，所以同一 select 可能返回不同结果。

Repeatable Read （RR）#

这是 MySQL 的默认事务隔离级别，它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行。不过理论上，这会导致另一个棘手的问题：幻读 （Phantom Read）。简单的说，幻读指当用户读取某一范围的数据行时，另一个事务又在该范围内插入了新行，当用户再读取该范围的数据行时，会发现有新的 “幻影” 行。InnoDB 和 Falcon 存储引擎通过多版本并发控制（MVCC，Multiversion Concurrency Control）机制解决了该问题。

Serializable（可串行化）#

这是最高的隔离级别，它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决幻读问题。简言之，它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别，可能导致大量的超时现象和锁竞争。

隔离级别与 MVCC 的关系#

事务中 sql 语句有加锁与不加锁两种，我们把不加锁的定义为快照读，加锁的定义为当前读，以下是分类

• 快照读：就是 select
  • select * from table ….;
• 当前读：特殊的读操作，插入 / 更新 / 删除操作，属于当前读，处理的都是当前的数据，需要加锁。
  • select * from table where ? lock in share mode; S 锁，Gap 锁
  • select * from table where ? for update; X 锁，Gap 锁
  • insert; X 锁，Gap 锁
  • update ; X 锁，Gap 锁
  • delete; X 锁，Gap 锁

MVCC 定义了隔离级别不同的快照读版本，只对 RC 与 RR 进行分析。

1. RC 隔离级别：每次快照读都是获取最新版本。
2. RR 隔离级别：每次快照读都是获取指定版本。

隔离级别与锁的关系#

不同的隔离级别当前读加锁情况不同，只对 RC 与 RR 进行分析。

1. 共同点：在添加 X 锁与 S 锁方面是一样的。
2. 不同点：RR 隔离级别有时还会添加 Gap 锁。

加锁分析#

数据库加锁解锁时间点#

数据库遵循的是两段锁协议，将事务分成两个阶段，加锁阶段和解锁阶段（所以叫两段锁）

但在实际使用过程当中，MySQL 做了一些改进，在 MySQL Server 过滤条件，发现不满足后，会调用 unlock_row 方法，把不满足条件的记录释放锁 (违背了二段锁协议的约束)。这样做，保证了最后只会持有满足条件记录上的锁，但是每条记录的加锁操作还是不能省略的。可见即使是 MySQL，为了效率也是会违反规范的。（参见《高性能 MySQL》中文第三版 p181）

数据库如何加锁#

数据库加锁是比较复杂，有比较多的情况。需要你了解 InnoDB 的索引机制。这里简单通过 sql 执行计划（explain）分析，步骤如下：

• type=range
  • key=PRIMARY：主键的范围扫描，会在主键 B + 树添加行锁。RR 隔离级别下主键 B + 树会添加间隙锁。
  • key = 唯一索引：唯一索引的范围扫描，会在主键 B + 树添加行锁，唯一索引 B + 树上添加行锁。RR 隔离级别下唯一索引 B + 树会添加间隙锁。
  • key = 普通索引：普通索引的范围扫描，会在主键 B + 树添加行锁，普通索引 B + 树上添加行锁。RR 隔离级别下普通索引 B + 树会添加间隙锁。
• type=ref
  • key = 普通索引：普通索引扫描，返回匹配某个单独值的所有行，会在主键 B + 树添加行锁，普通索引 B + 树上添加行锁。RR 隔离级别下普通索引 B + 树会添加间隙锁。
• type=eq_ref
  • key = 唯一索引：唯一索引扫描，返回匹配某个单独值行，会在主键 B + 树添加行锁，唯一索引 B + 树上添加行锁。
• type=const
  • key = 主键索引：主键索引扫描，返回匹配某个单独值行，会在主键 B + 树添加行锁。

事务隔离中关于不可重复读，可重复读，幻读的理解#

以下是作者的理解，符合所学知识，大家可以参考。

• 是否可重复读是针对于快照读，幻读是针对于当前读。
• RC 的不可重复读，是因为在 RC 隔离中快照读是获取最新快照版本，所有每次相同 sql 快照读的数据都可能不一样。
• RR 可重复读，是因为在 RR 隔离中快照读是获取指定快照版本，所有每次相同 sql 快照读数据的是一样的。

• RC 隔离中存在幻读可能性。举个例子有一个获取某表全部信息 sql 当前读（select from table for update）（sql 的语义是锁住全表并获取最新信息），但是这时如果另一个事务执行（insert into table） 语句仍然可以插入，因为 RC 隔离中没有间隙锁。这会导致前面 select from table for update 的数据不是最新有效数据。这就是幻读。

  幻读 —— 一个当前读的查询 sql 但是保证不了数据的正确性，这个查询就可能存在幻读。

• RR 隔离中有间隙锁，所以不会幻读。资料上会出现幻读的其实已经被 InnoDB 引擎优化了。

MySQL 架构图 （题外）#

参考文档#

真正理解 Mysql 的四种隔离级别
MySQL 锁总结
MYSQL MVCC 实现原理
理解事务 - MySQL 事务处理机制
Innodb 中的事务隔离级别和锁的关系
MySQL 加锁处理分析

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