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【MySQL】我這樣分析MySQL中的事務,面試官對我刮目相看!!

分析問題

表面上看,面試官是問了兩個問題。一個是:什麼是事務,也就是讓你說說事務的基本概念;另一個是:并發事務會帶來哪些問題。

實則不然,聽到面試官這樣問,你不要随意回答。要用極短的時間思考一下,面試官究竟想要得到什麼答案。

對于第一個問題:說說什麼是事務?就隻是讓你簡單的說說事務的基本概念嗎?基本概念相信是個學過資料庫的國小生都會,面試官為什麼會問你這個問題呢?此時,你需要揣測面試官的心理。此時的面試官其實想問你的不久是事務的基本概念,而且他也想讓你說出事務的特性,也就是四大屬性。這才是這個問題的核心所在!

對于第二個問題:并發事務會帶來哪些問題呢?就隻是想問一下會帶來哪些問題嗎?知道問題,不知道如何解決問題,這樣的面試者面試官能要嗎?究其本質,面試官是想問你并發事務會帶來哪些問題,有哪些解決方案能夠解決這些問題!這才是面試官想要的答案!

綜上,面試官本質上問的問題是:什麼是事務?事務的四大特性是什麼?并發事務會帶來哪些問題?有哪些解決方案?你隻有深刻了解了面試官提問的本質,才能更好的回答面試官所提出的問題。不然,你應付面試官,面試官也會應付你。

什麼是事務?

事務的概念了解起來還比較簡單的:事務是指作為單個邏輯工作單元執行的一系列操作,要麼完全地執行,要麼完全地不執行。 事務處理可以確定除非事務性單元内的所有操作都成功完成,否則不會永久更新面向資料的資源。通過将一組相關操作組合為一個要麼全部成功要麼全部失敗的單元,可以簡化錯誤恢複并使應用程式更加可靠。一個邏輯工作單元要成為事務,必須滿足所謂的ACID(原子性、一緻性、隔離性和持久性)屬性。事務是資料庫運作中的邏輯工作機關,由DBMS中的事務管理子系統負責事務的處理。

事務的四大特性

原子性(Atomicity)

事務必須是原子工作單元;對于其資料修改,要麼全都執行,要麼全都不執行。比如轉賬,要麼轉賬成功,賬戶餘額增加(減少);要麼轉賬失敗,賬戶餘額不變。

一緻性(Consistency)

事務在完成時,必須使所有的資料都保持一緻狀态。在相關資料庫中,所有規則都必須應用于事務的修改,以保持所有資料的完整性。事務結束時,所有的内部資料結構(如 B  樹索引或雙向連結清單)都必須是正确的。某些維護一緻性的責任由應用程式開發人員承擔,他們必須確定應用程式已強制所有已知的完整性限制。例如,當開發用于轉帳的應用程式時,應避免在轉帳過程中任意移動小數點。

隔離性(Isolation)

由并發事務所作的修改必須與任何其它并發事務所作的修改隔離。事務檢視資料時資料所處的狀态,要麼是另一并發事務修改它之前的狀态,要麼是另一事務修改它之後的狀态,事務不會檢視中間狀态的資料。這稱為隔離性,因為它能夠重新裝載起始資料,并且重播一系列事務,以使資料結束時的狀态與原始事務執行的狀态相同。當事務可序列化時将獲得最高的隔離級别。在此級别上,從一組可并行執行的事務獲得的結果與通過連續運作每個事務所獲得的結果相同。由于高度隔離會限制可并行執行的事務數,是以一些應用程式降低隔離級别以換取更大的吞吐量。

持久性(Durability)

事務完成之後,它對于系統的影響是永久性的。該修改即使出現緻命的系統故障也将一直保持。

例如我們在使用JDBC操作資料庫時,在送出事務方法後,提示使用者事務操作完成,當我們程式執行完成直到看到提示後,就可以認定事務以及正确送出,即使這時候資料庫出現了問題,也必須要将我們的事務完全執行完成,否則就會造成我們看到提示事務處理完畢,但是資料庫因為故障而沒有執行事務的重大錯誤。

并發事務帶來的問題

髒寫問題

當兩個或多個事務選擇同一行,然後基于最初標明的值更新該行時,會發生丢失更新問題。每個事務都不知道其它事務的存在。最後的更新将重寫由其它事務所做的更新,這将導緻資料丢失。

例如,T1和T2同時修改一條資料,T2的修改覆寫了T1的修改;如果在T1之後T2才能進行更改,則可以避免該問題。

我們來看一個經典的轉賬問題,開始小明和小剛都有1000元錢,在事務T1中,小明為小剛轉賬100元,在事務T2中,小剛為小明轉賬200元。則正常情況下,結果為:小明有1100元,小剛為900元。如果發生了髒寫的問題,則結果可能為:小明1200元,小剛800元。如下圖所示。

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髒讀問題

一個事務正在對一條記錄做修改,在這個事務完成并送出前,這條記錄的資料就處于不一緻狀态;這時,另一個事務也來讀取同一條記錄,如果不加控制,第二個事務讀取了這些“髒”資料,并據此做進一步的處理,就會産生未送出的資料依賴關系。這種現象被形象地叫做”髒讀”。

例如:在事務T1中,小明為小剛轉賬100元,在轉賬的過程中,事務未送出或者未復原時,此時事務T2讀取到了事務T1未送出的内容,也就是說在事務T2中讀取到了小明900元,小剛1100元的記錄。可以用下圖表示。

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不可重複讀問題

一個事務在讀取某些資料後的某個時間,再次讀取以前讀過的資料,卻發現其讀出的資料已經發生了改變!這種現象就叫做“不可重複讀”。

指事務T2讀取資料後,事務T1執行更新操作,使T2無法讀取前一次結果。

例如,在事務T1中執行小明為小剛轉賬100元的操作,在事務未送出之前,在事務T2中讀取的資料還是小明為1000元,小剛為1000元。待事務T1送出後,事務T2中讀取的資料為小明900元,小剛1100元。如下圖所示。

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幻讀問題

一個事務按相同的查詢條件重新讀取以前檢索過的資料,卻發現其他事務插入了滿足其查詢條件的新資料,這種現象就稱為“幻讀”。

事務t2讀取到了事務t1體送出的新增、删除資料,不符合隔離性。

幻讀和不可重複讀都是讀取了另一條已經送出的事務(這點就髒讀不同),所不同的是不可重複讀查詢的都是同一個資料項,而幻讀針對的是一批資料整體(比如資料的個數)。

例如,在事務T1中插入兩條分别為小明和小剛的資料,在事務送出之前,事務T2中讀取的資料記錄為10,随後事務T1送出,則在事務T2中讀取的記錄為12,如下所示。

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并發事務問題的解決方案

為了避免上面出現的幾種情況,在标準SQL規範中,定義了4個事務隔離級别,不同的隔離級别對事務的處理不同。以下四種不同的隔離級别限制由低到高,性能從高到底。

讀未送出

讀未送出(Read Uncommitted):允許髒讀取,但不允許更新丢失。如果一個事務已經開始寫資料,則另外一個事務則不允許同時進行寫操作,但允許其他事務讀此行資料。該隔離級别可以通過“排他寫鎖”實作。

不可避免 髒讀、不可重複讀、虛讀。

讀已送出

讀已送出(Read Committed):允許不可重複讀取,但不允許髒讀取。這可以通過“瞬間共享讀鎖”和“排他寫鎖”實作。讀取資料的事務允許其他事務繼續通路該行資料,但是未送出的寫事務将會禁止其他事務通路該行。

可避免 髒讀,不可避免 不可重複讀、虛讀。Oracle采用讀已送出。

可重複度

可重複讀取(Repeatable Read):禁止不可重複讀取和髒讀取,但是有時可能出現幻讀資料。這可以通過“共享讀鎖”和“排他寫鎖”實作。讀取資料的事務将會禁止寫事務(但允許讀事務),寫事務則禁止任何其他事務。

可避免 髒讀、不可重複讀, 不可避免 虛讀。MySQL采用可重複讀。

序列化

序列化(Serializable):提供嚴格的事務隔離。它要求事務序列化執行,事務隻能一個接着一個地執行,不能并發執行。僅僅通過“行級鎖”是無法實作事務序列化的,必須通過其他機制保證新插入的資料不會被剛執行查詢操作的事務通路到。

可避免 髒讀、不可重複讀、幻讀情況的發生。

事務的四種隔離級别總結起來如下圖所示。

【MySQL】我這樣分析MySQL中的事務,面試官對我刮目相看!!

常看目前資料庫的事務隔離級别: show variables like 'tx_isolation';

設定事務隔離級别:set tx_isolation='REPEATABLE-READ';

Mysql預設的事務隔離級别是可重複讀,用Spring開發程式時,如果不設定隔離級别預設用Mysql設定的隔離級别,如果Spring設定了就用已經設定的隔離級别