MySQL隔離級別和鎖機(jī)制的深入講解
簡述:
我們的MySQL一般會并發(fā)的執(zhí)行多個(gè)事務(wù),多個(gè)事務(wù)可能會并發(fā)的對同一條或者同一批數(shù)據(jù)進(jìn)行crud操作;可能就會導(dǎo)致我們平常所說的臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀這些問題.
這些問題的本質(zhì)都是MySQL多事務(wù)并發(fā)問題,為了解決多事務(wù)并發(fā)問題,MySQL設(shè)計(jì)了鎖機(jī)制、MVCC多版本并發(fā)控制隔離機(jī)制、以及事務(wù)隔離機(jī)制,用一整套機(jī)制來解決多事務(wù)并發(fā)所出現(xiàn)的問題.
1. 事務(wù)的四大特性
| 特性 | 特點(diǎn) |
|---|---|
| Atomicity(原子性) | 事務(wù)是不可分割的,其對數(shù)據(jù)的修改,要么全都執(zhí)行,要么全都不執(zhí)行 |
| Consistency(一致性) | 在事務(wù)提交的前后的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都必須是一致的 |
| Isolation(隔離性) | 在多事務(wù)并發(fā)時(shí),保證事務(wù)不受并發(fā)操作影響的"獨(dú)立"環(huán)境執(zhí)行,這就意味著事務(wù)處理過程中的中間狀態(tài)對外部是不可見的,反之亦然 |
| Druability(持久性) | 指事務(wù)一旦提交,數(shù)據(jù)就持久化保存到磁盤中不會丟失 |
2.多事務(wù)并發(fā)帶來的問題
| 問題 | 現(xiàn)象 | 描述 |
|---|---|---|
| 臟讀 | A事務(wù)正在對一條記錄做修改,在A事務(wù)完成并提交前,這條記錄的數(shù)據(jù)就處于不一致的狀態(tài)(有可能回滾也有可能提交),與此同時(shí),B事務(wù)也來讀取同一條記錄,如果不加控制,B事務(wù)讀取了這些"臟"數(shù)據(jù),并據(jù)此作進(jìn)一步處理,就會產(chǎn)生未提交的數(shù)據(jù)以來關(guān)系 | 一個(gè)事務(wù)中讀取到另一個(gè)事務(wù)尚未提交的數(shù)據(jù),不符合一致性要求 |
| 不可重復(fù)讀 | 一個(gè)事務(wù)在讀取某些數(shù)據(jù)后的某個(gè)時(shí)間,再次讀取以前讀過的數(shù)據(jù),卻發(fā)現(xiàn)其讀出的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生了改變或某些記錄已經(jīng)被刪除了 | 一個(gè)事務(wù)中多次讀取的數(shù)據(jù)不一致,原因是收到其他事務(wù)已提交update的干擾,不符合隔離性 |
| 幻讀 | 一個(gè)事務(wù)按相同的查詢條件重新讀取以前查詢過的數(shù)據(jù),卻發(fā)現(xiàn)其他事務(wù)插入滿足其查詢條件的新數(shù)據(jù) | 一個(gè)事務(wù)中多次讀取的數(shù)據(jù)不一致,原因是受其他事務(wù)已提交insert/delete的干擾,不符合隔離性 |
3.事務(wù)的隔離級別
臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀,其實(shí)都是MySQL讀一致性問題,必須由數(shù)據(jù)庫提供一定的事務(wù)隔離機(jī)制來解決.
| 隔離級別 | 臟讀 | 不可重復(fù)讀 | 幻讀 |
|---|---|---|---|
| Read uncommitted(讀未提交) | √ | √ | √ |
| Read committed(讀已提交) | × | √ | √ |
| Repetatble read(可重復(fù)讀)(MySQL默認(rèn)) | × | × | √ |
| Serializable(串行化) | × | × | × |
查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的事務(wù)隔離級別:show variables like ‘tx_isolation';
設(shè)置事務(wù)隔離級別:set tx_isolation='隔離級別'
4.演示不同隔離級別出現(xiàn)的問題
mysql版本:5.7.34
涉及表:
兩個(gè)MySQL客戶端
客戶端A <===================> 客戶端B(下面每張圖片兩個(gè)客戶端皆以第一張圖命名為準(zhǔn)
讀未提交
1.1 設(shè)置事務(wù)隔離級別set tx_isolation=‘read-uncommitted';
1.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),
1.3 客戶端A只做查詢,客戶端B對id = 1的記錄做修改;
1.4 再兩個(gè)事務(wù)都未提交的情況下,事務(wù)A讀到了事務(wù)B修改后的數(shù)據(jù)
1.5 一旦客戶端B的事務(wù)因?yàn)槟撤N原因rollback,那么客戶端A查詢到的數(shù)據(jù)其實(shí)就是臟數(shù)據(jù),不符合一致性的要求
讀已提交
2.1 設(shè)置隔離級別讀已提交:set tx_isolation=‘read-committed';
2.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),
2.3 客戶端A只做查詢,客戶端B對id = 1的記錄做修改;
2.4 客戶端B未提交事務(wù)時(shí),客戶端A不能查詢客戶端B未提交的數(shù)據(jù),解決了臟讀的問題
2.5 當(dāng)客戶端B提交事務(wù)后,客戶端A再次對表進(jìn)行查詢,結(jié)果與上一步不一致,即產(chǎn)生了不可重復(fù)讀的問題,不符合隔離性
可重復(fù)讀
3.1 設(shè)置隔離級別可重復(fù)讀:set tx_isolation=‘repeatable-read';
3.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),
3.3 客戶端B修改表中數(shù)據(jù)然后提交;
3.4 客戶端A查詢表中數(shù)據(jù),并未出現(xiàn)與上一步不一致的問題,解決了不可重復(fù)讀的問題
3.5 在客戶端A中執(zhí)行update account set balance = balance - 100 where id = 1;blance并未有變成800-100=700;而是使用客戶端B提交后的數(shù)據(jù)來算的,所以是600;數(shù)據(jù)的一致性并沒有被破壞;可重復(fù)讀的隔離級別下使用的是MVCC機(jī)制,select操作不會更新版本號,是快照讀(歷史版本),保證同一事務(wù)下的可重復(fù)讀;insert/update/delete會更新版本號,是當(dāng)前讀(當(dāng)前版本)保證數(shù)據(jù)的一致性
3.6 客戶端B重新開啟一個(gè)事務(wù)插入一條數(shù)據(jù)后提交
3.7 在客戶端A中重新查詢表數(shù)據(jù),并沒有出現(xiàn)客戶端B剛才新增的數(shù)據(jù),沒有出現(xiàn)幻讀
3.8 驗(yàn)證幻讀:在客戶端A中,對id = 4 的數(shù)據(jù)做修改;可以更新成功;再次進(jìn)行查詢就能查詢出客戶端B新增的數(shù)據(jù),出現(xiàn)幻讀問題,不符合隔離性
串行化
4.1 設(shè)置隔離級別串行化:set tx_isolation=‘serializable';
4.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),
4.3 客戶端A先查詢表中id = 1的數(shù)據(jù)
4.4 在客戶端A事務(wù)未提交時(shí),客戶端B對表中id = 1 的數(shù)據(jù)做更新;由于客戶端A的事務(wù)并沒有提交,客戶端B的更新動作將會阻塞至到客戶端A提交事務(wù)或者超時(shí),超時(shí)SQL報(bào)錯(cuò):Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
4.5 在客戶端B中更新id = 2 的數(shù)據(jù)卻可以成功,說明在串行化的隔離級別下,innodb的查詢也會被加上行鎖;
4.6 如果客戶端A執(zhí)行的是一個(gè)范圍查詢,那么該范圍內(nèi)的所有行包括每行記錄所在的間隙區(qū)間范圍(就算該行未被插入也會加鎖,這種是間隙鎖)都會被加鎖,此時(shí)如果客戶端B對該范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)做任何操作都會被阻塞;所以就避免了幻讀;
4.7 串行化這種隔離級別并發(fā)性極低,所以再真實(shí)的開發(fā)很少會遇到,這也是MySQL為什么使用可重復(fù)讀作為默認(rèn)的隔離級別的重要原因
5.鎖機(jī)制
MySQL默認(rèn)的隔離級別是可重復(fù)讀,可是還是會出現(xiàn)幻讀問題;間隙鎖再某種情況下可以解決幻讀問題;
間隙鎖
概述:間隙鎖,鎖的就是兩個(gè)值之間的空隙.
假設(shè)表中數(shù)據(jù)如下:
那么間隙就有(4,10)、(10,15)和(15,正無窮)三個(gè)間隙;
1.1 設(shè)置隔離級別可重復(fù)讀:set tx_isolation=‘repeatable-read';
1.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),
1.3 在客戶端A執(zhí)行update account set balance = 1000 where id > 5 and id < 13 ;
1.4 在客戶端A未提交的時(shí)候,客戶端B是沒有辦法對這個(gè)范圍包含的所有行記錄(包括間隙行記錄)以及行記錄所在間隙里執(zhí)行insert/update操作,即4<id<=15這個(gè)區(qū)間內(nèi)都無法修改數(shù)據(jù),id = 15 同樣不能修改;
1.5 間隙鎖只有在可重復(fù)讀的隔離級別下才會生效
臨建鎖
概述:臨建鎖是行鎖和間隙鎖的結(jié)合,想上面那個(gè)4<id<=15就屬于臨建鎖;
無索引行鎖會升級成為表鎖
3.1 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),
3.2 在客戶端A執(zhí)行update account set balance = 1000 where name = ‘李四';
3.3 在客戶端A未提交的時(shí)候,客戶端B執(zhí)行update account set balance = 800 where id = 15 ;同樣會被阻塞至客戶端A提交或者超時(shí);
3.4 MySQL中的鎖主要是加載索引字段上,如果使用再非索引字段上,行鎖會升級成表鎖;
排他鎖
4.1 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),
4.2 在客戶端A執(zhí)行select * from account where id = 1 for update ;
4.3 在客戶端A未提交的時(shí)候,客戶端B執(zhí)行update account set balance = 800 where id = 1 ;會被阻塞至客戶端A提交或者超時(shí);
結(jié)論:Innodb引擎實(shí)現(xiàn)了行鎖,雖然行鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)方面所帶來的性能損耗可能比表級鎖定會更高,但是再整體并發(fā)處理能力肯定要強(qiáng)于表級鎖;當(dāng)系統(tǒng)并發(fā)量高的時(shí)候,行級鎖和表級鎖相比就會有比較明顯的優(yōu)勢;但是行級鎖使用起來也比表級鎖復(fù)雜,當(dāng)我們使用不當(dāng)?shù)臅r(shí)候,可能會使行鎖的性能不僅不比表級鎖的性能高,甚至可能會更差.
為什么行鎖鎖定的粒度小,開銷反而會比表級鎖的開銷大?
因?yàn)楸砑夋i只需要找到當(dāng)前表就可以進(jìn)行加鎖,行鎖的話需要對表中記錄進(jìn)行掃描,直至掃描到需要加鎖的行才可以進(jìn)行加鎖,所以行鎖的開銷是比表級鎖的開銷要來得大的.
真實(shí)開發(fā)情況下對鎖優(yōu)化的一些建議:
- 合理使用索引字段加鎖,縮小鎖的范圍
- 盡可能讓所有鎖都加到索引字段上,避免無索引行鎖升級成表鎖
- 盡可能減少查詢范圍,避免間隙過大的間隙鎖
- 盡可能低級別事務(wù)隔離
- 盡可能控制事務(wù)大小,減少鎖定資源量,涉及事務(wù)加鎖的sql盡量放在事務(wù)最后執(zhí)行,減少加鎖的時(shí)間
總結(jié)
到此這篇關(guān)于MySQL隔離級別和鎖機(jī)制的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL隔離級別和鎖機(jī)制內(nèi)容請搜索本站以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持本站！
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