2023-11-24 分類: 網(wǎng)站建設(shè)
事務(wù)和鎖是mysql中非常重要功能,同時(shí)也是面試的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文會(huì)詳細(xì)介紹事務(wù)和鎖的相關(guān)概念及其實(shí)現(xiàn)原理,相信大家看完之后,一定會(huì)對(duì)事務(wù)和鎖有更加深入的理解。“ 本文主要內(nèi)容是根據(jù)掘金小冊(cè)《從根兒上理解 MySQL》整理而來。如想詳細(xì)了解,建議購買掘金小冊(cè)閱讀。 ”
活動(dòng)狀態(tài)。部分提交狀態(tài)。活動(dòng)或者部分提交狀態(tài)時(shí),由于某些錯(cuò)誤導(dǎo)致事務(wù)無法繼續(xù)執(zhí)行,則事務(wù)處于失敗狀態(tài)。失敗狀態(tài),且回滾操作執(zhí)行完畢,數(shù)據(jù)恢復(fù)到事務(wù)執(zhí)行之前的狀態(tài)時(shí),則該事務(wù)處于中止狀態(tài)。部分提交狀態(tài),并且將修改過的數(shù)據(jù)都同步到磁盤之后,此時(shí)該事務(wù)處于提交狀態(tài)。hero。CREATE table hero ( number INT, name VARCHAR(100), country varchar(100), pRIMARY KEY (number)) Engine=InnoDb CHARSET=utf8;
Session A和Session b各開啟了一個(gè)事務(wù),Session b中的事務(wù)先將number列為1的記錄的name列更新為'關(guān)羽',然后Session A中的事務(wù)接著又把這條number列為1的記錄的name列更新為張飛。如果之后Session b中的事務(wù)進(jìn)行了回滾,那么Session A中的更新也將不復(fù)存在,這種現(xiàn)象就稱之為臟寫。Session A和Session b各開啟了一個(gè)事務(wù),Session b中的事務(wù)先將number列為1的記錄的name列更新為'關(guān)羽',然后Session A中的事務(wù)再去查詢這條number為1的記錄,如果讀到列name的值為'關(guān)羽',而Session b中的事務(wù)稍后進(jìn)行了回滾,那么Session A中的事務(wù)相當(dāng)于讀到了一個(gè)不存在的數(shù)據(jù),這種現(xiàn)象就稱之為臟讀。number列為1的記錄的列name的值,每次事務(wù)提交之后,如果Session A中的事務(wù)都可以查看到最新的值,這種現(xiàn)象也被稱之為不可重復(fù)讀。Session A中的事務(wù)先根據(jù)條件number > 0這個(gè)條件查詢表hero,得到了name列值為'劉備'的記錄;之后Session b中提交了一個(gè)隱式事務(wù),該事務(wù)向表hero中插入了一條新記錄;之后Session A中的事務(wù)再根據(jù)相同的條件number > 0查詢表hero,得到的結(jié)果集中包含Session b中的事務(wù)新插入的那條記錄,這種現(xiàn)象也被稱之為幻讀。“ 不可重復(fù)讀和幻讀的區(qū)別在于不可重復(fù)讀是讀到的是其他事務(wù)修改或者刪除的數(shù)據(jù),而幻讀讀到的是其它事務(wù)新插入的數(shù)據(jù)。 ”
SQL標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)立了4種隔離級(jí)別,用來解決上面的讀一致性問題。不同的隔離級(jí)別可以解決不同的讀一致性問題。READ UNCOMMITTED:未提交讀。READ COMMITTED:已提交讀。REpEAtable READ:可重復(fù)讀。SERIALIZAbLE:串行化。| 隔離級(jí)別 | 臟讀 | 不可重復(fù)讀 | 幻讀 |
InnoDb支持四個(gè)隔離級(jí)別(和SQL標(biāo)準(zhǔn)定義的基本一致)。隔離級(jí)別越高,事務(wù)的并發(fā)度就越低。唯一的區(qū)別就在于,InnoDb 在可重復(fù)讀(REpEAtable READ)的級(jí)別就解決了幻讀的問題。這也是InnoDb使用可重復(fù)讀 作為事務(wù)默認(rèn)隔離級(jí)別的原因。InnoDb中,每行記錄實(shí)際上都包含了兩個(gè)隱藏字段:事務(wù)id(trx_id)和回滾指針(roll_pointer)。trx_id:事務(wù)id。每次修改某行記錄時(shí),都會(huì)把該事務(wù)的事務(wù)id賦值給trx_id隱藏列。roll_pointer:回滾指針。每次修改某行記錄時(shí),都會(huì)把undo日志地址賦值給roll_pointer隱藏列。hero表中只有一行記錄,當(dāng)時(shí)插入的事務(wù)id為80。此時(shí),該條記錄的示例圖如下:id分別為100、200的事務(wù)對(duì)這條記錄進(jìn)行UpDATE操作,操作流程如下:undo日志記錄下來,并用roll_pointer指向undo日志地址。因此可以認(rèn)為,對(duì)該條記錄的修改日志串聯(lián)起來就形成了一個(gè)版本鏈,版本鏈的頭節(jié)點(diǎn)就是當(dāng)前記錄最新的值。如下:未提交讀(READ UNCOMMITTED),那么讀取版本鏈中最新版本的記錄即可。如果是是串行化(SERIALIZAbLE),事務(wù)之間是加鎖執(zhí)行的,不存在讀不一致的問題。但是如果是已提交讀(READ COMMITTED)或者可重復(fù)讀(REpEAtable READ),就需要遍歷版本鏈中的每一條記錄,判斷該條記錄是否對(duì)當(dāng)前事務(wù)可見,直到找到為止(遍歷完還沒找到就說明記錄不存在)。InnoDb通過ReadView實(shí)現(xiàn)了這個(gè)功能。ReadView中主要包含以下4個(gè)內(nèi)容:m_ids:表示在生成ReadView時(shí)當(dāng)前系統(tǒng)中活躍的讀寫事務(wù)的事務(wù)id列表。min_trx_id:表示在生成ReadView時(shí)當(dāng)前系統(tǒng)中活躍的讀寫事務(wù)中最小的事務(wù)id,也就是m_ids中的最小值。max_trx_id:表示生成ReadView時(shí)系統(tǒng)中應(yīng)該分配給下一個(gè)事務(wù)的id值。creator_trx_id:表示生成該ReadView事務(wù)的事務(wù)id。ReadView之后,我們可以基于以下步驟判斷某個(gè)版本的記錄是否對(duì)當(dāng)前事務(wù)可見。trx_id屬性值與ReadView中的creator_trx_id值相同,意味著當(dāng)前事務(wù)在訪問它自己修改過的記錄,所以該版本可以被當(dāng)前事務(wù)訪問。trx_id屬性值小于ReadView中的min_trx_id值,表明生成該版本的事務(wù)在當(dāng)前事務(wù)生成ReadView前已經(jīng)提交,所以該版本可以被當(dāng)前事務(wù)訪問。trx_id屬性值大于或等于ReadView中的max_trx_id值,表明生成該版本的事務(wù)在當(dāng)前事務(wù)生成ReadView后才開啟,所以該版本不可以被當(dāng)前事務(wù)訪問。trx_id屬性值在ReadView的min_trx_id和max_trx_id之間,那就需要判斷一下trx_id屬性值是不是在m_ids列表中,如果在,說明創(chuàng)建ReadView時(shí)生成該版本的事務(wù)還是活躍的,該版本不可以被訪問;如果不在,說明創(chuàng)建ReadView時(shí)生成該版本的事務(wù)已經(jīng)被提交,該版本可以被訪問。MySQL中,READ COMMITTED和REpEAtable READ隔離級(jí)別的的一個(gè)非常大的區(qū)別就是它們生成ReadView的時(shí)機(jī)不同。READ COMMITTED在每次讀取數(shù)據(jù)前都會(huì)生成一個(gè)ReadView,這樣就能保證每次都能讀到其它事務(wù)已提交的數(shù)據(jù)。REpEAtable READ 只在第一次讀取數(shù)據(jù)時(shí)生成一個(gè)ReadView,這樣就能保證后續(xù)讀取的結(jié)果完全一致。讀-讀、寫-寫和讀-寫三種。讀-讀 即并發(fā)事務(wù)同時(shí)訪問同一行數(shù)據(jù)記錄。由于兩個(gè)事務(wù)都進(jìn)行只讀操作,不會(huì)對(duì)記錄造成任何影響,因此并發(fā)讀完全允許。寫-寫 即并發(fā)事務(wù)同時(shí)修改同一行數(shù)據(jù)記錄。這種情況下可能導(dǎo)致臟寫問題,這是任何情況下都不允許發(fā)生的,因此只能通過加鎖實(shí)現(xiàn),也就是當(dāng)一個(gè)事務(wù)需要對(duì)某行記錄進(jìn)行修改時(shí),首先會(huì)先給這條記錄加鎖,如果加鎖成功則繼續(xù)執(zhí)行,否則就排隊(duì)等待,事務(wù)執(zhí)行完成或回滾會(huì)自動(dòng)釋放鎖。讀-寫 即一個(gè)事務(wù)進(jìn)行讀取操作,另一個(gè)進(jìn)行寫入操作。這種情況下可能會(huì)產(chǎn)生臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀。最好的方案是讀操作利用多版本并發(fā)控制(MVCC),寫操作進(jìn)行加鎖。行級(jí)鎖和表級(jí)鎖。行級(jí)鎖:作用在數(shù)據(jù)行上,鎖的粒度比較小。表級(jí)鎖:作用在整張數(shù)據(jù)表上,鎖的粒度比較大。讀-讀之間不受影響,并且寫-寫、讀-寫之間能夠相互阻塞,Mysql使用了讀寫鎖的思路進(jìn)行實(shí)現(xiàn),具體來說就是分為了共享鎖和排它鎖:共享鎖(Shared Locks):簡稱S鎖,在事務(wù)要讀取一條記錄時(shí),需要先獲取該記錄的S鎖。S鎖可以在同一時(shí)刻被多個(gè)事務(wù)同時(shí)持有。我們可以用select ...... lock in share mode;的方式手工加上一把S鎖。排他鎖(Exclusive Locks):簡稱X鎖,在事務(wù)要改動(dòng)一條記錄時(shí),需要先獲取該記錄的X鎖。X鎖在同一時(shí)刻最多只能被一個(gè)事務(wù)持有。X鎖的加鎖方式有兩種,第一種是自動(dòng)加鎖,在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改的時(shí)候,都會(huì)默認(rèn)加上一個(gè)X鎖。還有一種是手工加鎖,我們用一個(gè)FOR UpDATE給一行數(shù)據(jù)加上一個(gè)X鎖。S鎖,另一個(gè)事務(wù)是無法為這行記錄加上X鎖的,反之亦然。共享鎖(Shared Locks)和排他鎖(Exclusive Locks),Mysql還有意向鎖(Intention Locks)。意向鎖是由數(shù)據(jù)庫自己維護(hù)的,一般來說,當(dāng)我們給一行數(shù)據(jù)加上共享鎖之前,數(shù)據(jù)庫會(huì)自動(dòng)在這張表上面加一個(gè)意向共享鎖(IS鎖);當(dāng)我們給一行數(shù)據(jù)加上排他鎖之前,數(shù)據(jù)庫會(huì)自動(dòng)在這張表上面加一個(gè)意向排他鎖(IX鎖)。意向鎖可以認(rèn)為是S鎖和X鎖在數(shù)據(jù)表上的標(biāo)識(shí),通過意向鎖可以快速判斷表中是否有記錄被上鎖,從而避免通過遍歷的方式來查看表中有沒有記錄被上鎖,提升加鎖效率。例如,我們要加表級(jí)別的X鎖,這時(shí)候數(shù)據(jù)表里面如果存在行級(jí)別的X鎖或者S鎖的,加鎖就會(huì)失敗,此時(shí)直接根據(jù)意向鎖就能知道這張表是否有行級(jí)別的X鎖或者S鎖。InnoDb中的表級(jí)鎖主要包括表級(jí)別的意向共享鎖(IS鎖)和意向排他鎖(IX鎖)以及自增鎖(AUTO-INC鎖)。其中IS鎖和IX鎖在前面已經(jīng)介紹過了,這里不再贅述,我們接下來重點(diǎn)了解一下AUTO-INC鎖。AUTO_INCREMENT自增屬性,插入的時(shí)候不需要為該字段指定值,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保證遞增。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)給AUTO_INCREMENT修飾的列遞增賦值的原理主要是兩個(gè):AUTO-INC鎖:在執(zhí)行插入語句的時(shí)先加上表級(jí)別的AUTO-INC鎖,插入執(zhí)行完成后立即釋放鎖。如果我們的插入語句在執(zhí)行前無法確定具體要插入多少條記錄,比如INSERT ... SELECT這種插入語句,一般采用AUTO-INC鎖的方式。輕量級(jí)鎖:在插入語句生成AUTO_INCREMENT值時(shí)先才獲取這個(gè)輕量級(jí)鎖,然后在AUTO_INCREMENT值生成之后就釋放輕量級(jí)鎖。如果我們的插入語句在執(zhí)行前就可以確定具體要插入多少條記錄,那么一般采用輕量級(jí)鎖的方式對(duì)AUTO_INCREMENT修飾的列進(jìn)行賦值。這種方式可以避免鎖定表,可以提升插入性能。“ mysql默認(rèn)根據(jù)實(shí)際場景自動(dòng)選擇加鎖方式,當(dāng)然也可以通過 innodb_autoinc_lock_mode強(qiáng)制指定只使用其中一種。”
MVCC可以解決臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀這些讀一致性問題,但實(shí)際上這只是解決了普通select語句的數(shù)據(jù)讀取問題。事務(wù)利用MVCC進(jìn)行的讀取操作稱之為快照讀,所有普通的SELECT語句在READ COMMITTED、REpEAtable READ隔離級(jí)別下都算是快照讀。除了快照讀之外,還有一種是鎖定讀,即在讀取的時(shí)候給記錄加鎖,在鎖定讀的情況下依然要解決臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀的問題。由于都是在記錄上加鎖,這些鎖都屬于行級(jí)鎖。InnoDb的行鎖,是通過鎖住索引來實(shí)現(xiàn)的,如果加鎖查詢的時(shí)候沒有使用過索引,會(huì)將整個(gè)聚簇索引都鎖住,相當(dāng)于鎖表了。根據(jù)鎖定范圍的不同,行鎖可以使用記錄鎖(Record Locks)、間隙鎖(Gap Locks)和臨鍵鎖(Next-Key Locks)的方式實(shí)現(xiàn)。假設(shè)現(xiàn)在有一張表t,主鍵是id。我們插入了4行數(shù)據(jù),主鍵值分別是 1、4、7、10。接下來我們就以聚簇索引為例,具體介紹三種形式的行鎖。select * from t where id =4 for update;就會(huì)將0.17391304347826086" data-type="jpeg" data-w="713" src="/uploads/ueditor/20210420/1-210420155R2422.jpg?" data-backw="552" data-backh="96" />同理,間隙鎖就是鎖定某些間隙區(qū)間的。當(dāng)我們使用用等值查詢或者范圍查詢,并且沒有命中任何一個(gè)record,此時(shí)就會(huì)將對(duì)應(yīng)的間隙區(qū)間鎖定。例如select * from t where id =3 for update;或者select * from t where id > 1 and id < 4 for update;就會(huì)將(1,4)區(qū)間鎖定。 record記錄,此時(shí)鎖住的就是臨鍵區(qū)間。注意,臨鍵鎖鎖住的區(qū)間會(huì)包含最后一個(gè)record的右邊的臨鍵區(qū)間。例如select * from t where id > 5 and id <= 7 for update;會(huì)鎖住(4,7]、(7,+∞)。mysql默認(rèn)行鎖類型就是臨鍵鎖(Next-Key Locks)。當(dāng)使用唯一性索引,等值查詢匹配到一條記錄的時(shí)候,臨鍵鎖(Next-Key Locks)會(huì)退化成記錄鎖;沒有匹配到任何記錄的時(shí)候,退化成間隙鎖。間隙鎖(Gap Locks)和臨鍵鎖(Next-Key Locks)都是用來解決幻讀問題的,在已提交讀(READ COMMITTED)隔離級(jí)別下,間隙鎖(Gap Locks)和臨鍵鎖(Next-Key Locks)都會(huì)失效!
網(wǎng)頁名稱:MySQL老大難事務(wù)和鎖,一次性講清楚!
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