MySql 事務(wù)總結(jié)篇，對線面試官
此篇文章算是對mysql事務(wù)的一個總結(jié)，基本把mysql事務(wù)相關(guān)的知識點都涵蓋到了，面試問來問去無非也就是這些，接下來咱們逐一總結(jié)
事務(wù)的特點：ACID
原子性(Atomicity)
「定義」
原子性的意思是指一個事務(wù)是一個無法分割的單位，事務(wù)中的操作要么都做，要么都不做；萬一在事務(wù)中一個sql語句執(zhí)行失敗了，那么已執(zhí)行的語句也必須回滾，數(shù)據(jù)庫退回到執(zhí)行事務(wù)之前的狀態(tài)。其實簡單來說，就是
「實現(xiàn)原理」
原子性實現(xiàn)的關(guān)鍵是依據(jù)日志undo log，它是實現(xiàn)原子性的最關(guān)鍵的部分，是當(dāng)事務(wù)回滾時能夠撤銷所有已經(jīng)成功執(zhí)行的sql語句。InnoDB實現(xiàn)回滾，靠的是undo log：當(dāng)事務(wù)對數(shù)據(jù)庫進行修改時，InnoDB會生成對應(yīng)的undo log；如果事務(wù)執(zhí)行失敗或調(diào)用了rollback，導(dǎo)致事務(wù)需要回滾，便可以利用undo log中的信息將數(shù)據(jù)回滾到修改之前的樣子。
undo log屬于邏輯日志，它記錄的是sql執(zhí)行相關(guān)的信息。當(dāng)發(fā)生回滾時，InnoDB會根據(jù)undo log的內(nèi)容做與之前相反的工作：對于每個insert，回滾時會執(zhí)行delete；對于每個delete，回滾時會執(zhí)行insert；對于每個update，回滾時會執(zhí)行一個相反的update，把數(shù)據(jù)改回去。
以update操作為例：當(dāng)事務(wù)執(zhí)行update時，其生成的undo log中會包含被修改行的主鍵(以便知道修改了哪些行)、修改了哪些列、這些列在修改前后的值等信息，回滾時便可以使用這些信息將數(shù)據(jù)還原到update之前的狀態(tài)。
從上圖可以了解到數(shù)據(jù)的變更都伴隨著回滾日志的產(chǎn)生：
(1) 產(chǎn)生了被修改前數(shù)據(jù)(zhangsan,1000) 的回滾日志
(2) 產(chǎn)生了被修改前數(shù)據(jù)(zhangsan,0) 的回滾日志
根據(jù)上面流程可以得出如下結(jié)論：
每條數(shù)據(jù)變更(insert/update/delete)操作都伴隨一條undo log的生成,并且回滾日志必須先于數(shù)據(jù)持久化到磁盤上 所謂的回滾就是根據(jù)回滾日志做逆向操作，比如delete的逆向操作為insert，insert的逆向操作為delete，update的逆向為update等。回滾過程如圖 
tips：undo log也可以這么理解
當(dāng)delete一條記錄時，undo?log中會記錄一條對應(yīng)的insert記錄?
當(dāng)insert一條記錄時，undo?log中會記錄一條對應(yīng)的delete記錄
當(dāng)update一條記錄時，它記錄一條對應(yīng)相反的update記錄
tips:邏輯日志和物理日志的區(qū)別 看記日志的時候 是針對一行記錄，就是邏輯日志 如果是一個數(shù)據(jù)頁，就是物理日志
持久性(Durability)
「定義」
事務(wù)一旦提交，其所做的修改會永久保存到數(shù)據(jù)庫中，此時即使系統(tǒng)崩潰修改的數(shù)據(jù)也不會丟失。
「實現(xiàn)原理:Redo log(WAL ?write ahead log)」
先了解一下MySQL的數(shù)據(jù)存儲機制，MySQL的表數(shù)據(jù)是存放在磁盤上的，因此想要存取的時候都要經(jīng)歷磁盤IO,然而即使是使用SSD磁盤IO也是非常消耗性能的。
為此，為了提升性能InnoDB提供了緩沖池(Buffer Pool)，Buffer Pool中包含了磁盤數(shù)據(jù)頁的映射，可以當(dāng)做緩存來使用：讀數(shù)據(jù)：會首先從緩沖池中讀取，如果緩沖池中沒有，則從磁盤讀取再放入緩沖池；
寫數(shù)據(jù)：會首先寫入緩沖池，緩沖池中的數(shù)據(jù)會定期同步到磁盤中（這一過程稱為刷臟）；
上面這種緩沖池的措施雖然在性能方面帶來了質(zhì)的飛躍，但是它也帶來了新的問題，當(dāng)MySQL系統(tǒng)宕機，斷電的時候可能會丟數(shù)據(jù)?。?！
因為我們的數(shù)據(jù)已經(jīng)提交了，但此時是在緩沖池里頭，還沒來得及在磁盤持久化，所以我們急需一種機制需要存一下已提交事務(wù)的數(shù)據(jù)，為恢復(fù)數(shù)據(jù)使用。
于是 redo log就派上用場了。下面看下redo log是什么時候產(chǎn)生的
既然redo log也需要存儲，也涉及磁盤IO為啥還用它？
（1）刷臟是隨機IO，因為每次修改的數(shù)據(jù)位置隨機，但寫redo log是追加操作，屬于順序IO。
（2）刷臟是以數(shù)據(jù)頁（Page）為單位的，MySQL默認(rèn)頁大小是16KB，一個Page上一個小修改都要整頁寫入；而redo log中只包含真正需要寫入的部分，無效IO大大減少。
「redo log與binlog」
我們知道，在MySQL中還存在binlog(二進制日志)也可以記錄寫操作并用于數(shù)據(jù)的恢復(fù)，但二者是有著根本的不同的：
（1）作用不同：redo log是用于crash recovery的，保證MySQL宕機也不會影響持久性；binlog是用于point-in-time recovery的，保證服務(wù)器可以基于時間點恢復(fù)數(shù)據(jù)，此外binlog還用于主從復(fù)制。
（2）層次不同：redo log是InnoDB存儲引擎實現(xiàn)的，而binlog是MySQL的服務(wù)器層(可以參考文章前面對MySQL邏輯架構(gòu)的介紹)實現(xiàn)的，同時支持InnoDB和其他存儲引擎。
（3）內(nèi)容不同：redo log是物理日志，內(nèi)容基于磁盤的Page；binlog的內(nèi)容是二進制的，根據(jù)binlog_format參數(shù)的不同，可能基于sql語句、基于數(shù)據(jù)本身或者二者的混合。
（4）寫入時機不同：binlog在事務(wù)提交時寫入；redo log的寫入時機相對多元：
前面曾提到：當(dāng)事務(wù)提交時會調(diào)用fsync對redo log進行刷盤；這是默認(rèn)情況下的策略，修改innodb_flush_log_at_trx_commit參數(shù)可以改變該策略，但事務(wù)的持久性將無法保證。除了事務(wù)提交時，還有其他刷盤時機：如master thread每秒刷盤一次redo log等，這樣的好處是不一定要等到commit時刷盤，commit速度大大加快。
隔離性(Isolation)
「定義」
與原子性、持久性側(cè)重于研究事務(wù)本身不同，隔離性研究的是不同事務(wù)之間的相互影響。隔離性是指，事務(wù)內(nèi)部的操作與其他事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個事務(wù)之間不能互相干擾。嚴(yán)格的隔離性，對應(yīng)了事務(wù)隔離級別中的Serializable (可串行化)，但實際應(yīng)用中出于性能方面的考慮很少會使用可串行化。
「實現(xiàn)原理」
隔離性追求的是并發(fā)情形下事務(wù)之間互不干擾。簡單起見，我們僅考慮最簡單的讀操作和寫操作(暫時不考慮帶鎖讀等特殊操作)，那么隔離性的探討，主要可以分為兩個方面：
(一個事務(wù))寫操作對(另一個事務(wù))寫操作的影響：鎖機制保證隔離性 (一個事務(wù))寫操作對(另一個事務(wù))讀操作的影響：MVCC保證隔離性
「臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀」
首先來看并發(fā)情況下，讀操作可能存在的三類問題：
臟讀：當(dāng)前事務(wù)(A)中可以讀到其他事務(wù)(B)未提交的數(shù)據(jù)（臟數(shù)據(jù)），這種現(xiàn)象是臟讀。舉例如下（以賬戶余額表為例）
不可重復(fù)讀：在事務(wù)A中先后兩次讀取同一個數(shù)據(jù)，兩次讀取的結(jié)果不一樣，這種現(xiàn)象稱為不可重復(fù)讀。臟讀與不可重復(fù)讀的區(qū)別在于：前者讀到的是其他事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)，后者讀到的是其他事務(wù)已提交的數(shù)據(jù)。舉例如下：
幻讀：在事務(wù)A中按照某個條件先后兩次查詢數(shù)據(jù)庫，兩次查詢結(jié)果的條數(shù)不同，這種現(xiàn)象稱為幻讀。不可重復(fù)讀與幻讀的區(qū)別可以通俗的理解為：前者是數(shù)據(jù)變了，后者是數(shù)據(jù)的行數(shù)變了。舉例如下
「事務(wù)隔離級別」
在實際應(yīng)用中，讀未提交在并發(fā)時會導(dǎo)致很多問題，而性能相對于其他隔離級別提高卻很有限，因此使用較少?？纱谢瘡娭剖聞?wù)串行，并發(fā)效率很低，只有當(dāng)對數(shù)據(jù)一致性要求極高且可以接受沒有并發(fā)時使用，因此使用也較少。因此在大多數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，默認(rèn)的隔離級別是讀已提交(如Oracle)或可重復(fù)讀（后文簡稱RR）。可以通過如下兩個命令分別查看隔離級別：
select?@@tx_isolation;
+-----------------+
|?@@tx_isolation??|
+-----------------+
|?REPEATABLE-READ?|
+-----------------+
1?row?in?set?(0.00?sec)
「MVCC」
RR解決臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀等問題，使用的是MVCC：MVCC全稱Multi-Version Concurrency Control，即多版本的并發(fā)控制協(xié)議。下面的例子很好的體現(xiàn)了MVCC的特點：在同一時刻，不同的事務(wù)讀取到的數(shù)據(jù)可能是不同的(即多版本)——在T5時刻，事務(wù)A和事務(wù)C可以讀取到不同版本的數(shù)據(jù)。
MVCC最大的優(yōu)點是讀不加鎖，因此讀寫不沖突，并發(fā)性能好。InnoDB實現(xiàn)MVCC，多個版本的數(shù)據(jù)可以共存，主要是依靠數(shù)據(jù)的隱藏列(也可以稱之為標(biāo)記位)和undo log。其中數(shù)據(jù)的隱藏列包括了該行數(shù)據(jù)的版本號、刪除時間、指向undo log的指針等等；當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時，MySQL可以通過隱藏列判斷是否需要回滾并找到回滾需要的undo log，從而實現(xiàn)MVCC；隱藏列的詳細(xì)格式不再展開。
下面結(jié)合前文提到的幾個問題分別說明「臟讀」
當(dāng)事務(wù)A在T3時間節(jié)點讀取zhangsan的余額時，會發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)已被其他事務(wù)修改，且狀態(tài)為未提交。此時事務(wù)A讀取最新數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)的undo log執(zhí)行回滾操作，得到事務(wù)B修改前的數(shù)據(jù)，從而避免了臟讀。
「不可重復(fù)讀」
當(dāng)事務(wù)A在T2節(jié)點第一次讀取數(shù)據(jù)時，會記錄該數(shù)據(jù)的版本號（數(shù)據(jù)的版本號是以row為單位記錄的），假設(shè)版本號為1；當(dāng)事務(wù)B提交時，該行記錄的版本號增加，假設(shè)版本號為2；當(dāng)事務(wù)A在T5再一次讀取數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的版本號（2）大于第一次讀取時記錄的版本號（1），因此會根據(jù)undo log執(zhí)行回滾操作，得到版本號為1時的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了可重復(fù)讀。
「幻讀」
InnoDB實現(xiàn)的RR通過next-key lock機制避免了幻讀現(xiàn)象。
next-key lock是行鎖的一種，實現(xiàn)相當(dāng)于record lock(記錄鎖) + gap lock(間隙鎖)；其特點是不僅會鎖住記錄本身(record lock的功能)，還會鎖定一個范圍(gap lock的功能)。當(dāng)然，這里我們討論的是不加鎖讀：此時的next-key lock并不是真的加鎖，只是為讀取的數(shù)據(jù)增加了標(biāo)記（標(biāo)記內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的版本號等）；準(zhǔn)確起見姑且稱之為類next-key lock機制。還是以前面的例子來說明：
當(dāng)事務(wù)A在T2節(jié)點第一次讀取0 概括來說，InnoDB實現(xiàn)的RR，通過鎖機制、數(shù)據(jù)的隱藏列、undo log和類next-key lock，實現(xiàn)了一定程度的隔離性，可以滿足大多數(shù)場景的需要。不過需要說明的是，RR雖然避免了幻讀問題，但是畢竟不是Serializable，不能保證完全的隔離，下面是一個例子，大家可以自己驗證一下。 一致性是指事務(wù)執(zhí)行結(jié)束后，數(shù)據(jù)庫的完整性約束沒有被破壞，事務(wù)執(zhí)行的前后都是合法的數(shù)據(jù)狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫的完整性約束包括但不限于：實體完整性（如行的主鍵存在且唯一）、列完整性（如字段的類型、大小、長度要符合要求）、外鍵約束、用戶自定義完整性（如轉(zhuǎn)賬前后，兩個賬戶余額的和應(yīng)該不變）。 可以說，一致性是事務(wù)追求的最終目標(biāo)：前面提到的原子性、持久性和隔離性，都是為了保證數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的一致性。此外，除了數(shù)據(jù)庫層面的保障，一致性的實現(xiàn)也需要應(yīng)用層面進行保障。 實現(xiàn)一致性的措施包括：總結(jié)
一致性
基本概念
實現(xiàn)
完
??
