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mysql 事务之LBCC与MVCC

news 来源：原创 2025/5/18 0:05:47

一、事务

数据库事务（Database Transaction）是数据库管理系统（DBMS）中执行的一系列操作，这些操作被当作一个逻辑单元进行处理，以保证数据的一致性和完整性。

ACID，事务四个关键特性

1、原子性（Atomicity）

原子性意味着事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不完成。如果事务中的某个操作失败，那么整个事务应该回滚（撤销所有已经执行的操作），使数据库返回到事务开始前的状态。

2、一致性（Consistency）

一致性确保事务执行前后，数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态。事务执行过程中，必须遵守所有数据库的完整性约束（如外键约束、唯一性约束等），以确保数据的逻辑正确性。

3、隔离性（Isolation）

隔离性保证多个事务并发执行时，一个事务的中间状态对其他事务是不可见的。这样，即使多个事务并发执行，每个事务都好像是在没有其他事务并发执行的情况下单独执行的。常见的隔离级别包括未提交读（Read Uncommitted）、提交读（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和可串行化（Serializable）。

4、持久性（Durability）

持久性意味着一旦事务提交成功，即使系统崩溃，事务对数据库的影响也是永久的。事务的修改会被持久地保存在数据库中，不会丢失。

事务隔离级别

1、读未提交（Read Uncommitted）

特点：允许一个事务读取另一个事务尚未提交的数据。
问题：可能导致脏读（Dirty Read），即读取到可能最终会被回滚的数据。

2、读已提交（Read Committed）

特点：一个事务只能读取另一个事务已经提交的数据。
问题：可能导致不可重复读（Non-repeatable Read），即同一事务中多次读取同一数据可能得到不同的结果，因为其他事务可能在此期间对数据进行了修改。

3、可重复读（Repeatable Read）

特点：确保同一事务中多次读取同一数据得到相同的结果，即使其他事务在此期间对数据进行了修改。
问题：可能导致幻读（Phantom Read），即一个事务在读取某些数据行后，另一个事务插入了新行，导致第一个事务在后续读取时看到了这些新行。

4、串行化（Serializable）

特点：确保事务完全隔离，就像它们按某种顺序串行执行一样。
问题：性能开销最大，因为事务之间不能并发执行。

数据一致性问题

脏读（Dirty Read）

定义：事务A对一个值做修改，事务B读取这个值，但由于某种原因事务A回滚撤销了对这个值的修改，导致事务B读取到的值是无效数据。
影响：脏读可能会导致数据不一致的问题，因为读取到的数据可能是临时性的，尚未得到持久化，也可能被后续事务回滚掉。如果其他事务依赖于这个脏读数据进行后续操作，就可能导致系统出现错误或不一致的状态。

不可重复读（Non-repeatable Read）

定义：当事务A按照查询条件得到了一个结果集，这时事务B对事务A查询的结果集数据做了修改操作。之后事务A为了数据校验继续按照之前的查询条件查询，得到的结果集与前一次查询不同，导致不可重复读取原始数据。
影响：不可重复读可能导致事务在多次读取数据时得到不一致的结果，从而影响事务的正确性和一致性。

幻读（Phantom Read）

定义：当事务A按照查询条件得到了一个结果集，这时事务B对事务A查询的结果集数据做新增操作，之后事务A继续按照之前的查询条件查询时，结果集平白无故多了几条数据，好像出现了幻觉一样。
影响：幻读可能导致事务在读取数据时得到意外的结果，因为新的数据行在事务的两次读取之间被插入到了查询范围内。

二、InnoDB

MySQL InnoDB对隔离级别的支持

事务隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
未提交读(未提交读)	可能	可能	可能
已提交读(已提交)	不可能	可能	可能
可重复读(可重复读)	不可能	不可能	对InnoDB 不可能
串行化(Serializable)	不可能	不可能	不可能

MySQL InnoDB 解决不可重复读和幻读

1、LBCC （Lock-Based Concurrent Control）

读锁

select * from sys_user where id = 1 for share

Concurrency: 读锁允许多个会话并发读取，但写操作会被阻塞。写锁会阻塞其他读操作和写操作。

写锁

-- 获取行级写锁
SELECT * FROM sys_user WHERE id = 1 FOR UPDATE;

根据算法，写锁可以细分为

记录锁(Record Lock)
记录锁是锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete等修改操作。

SELECT * FROM sys_user WHERE id = 1 FOR UPDATE;

上述语句会在 sys_user 表中，锁定 id 为 1 的那一行。

间隙锁 (Gap Lock)
当进行范围查询时，没有命中记录的时候会使用间隙锁,只对添加有效，允许修改不存在的值，既只对insert有效，update无效
间隙锁只锁定记录之间的间隙，而不锁定任何实际的记录。间隙锁用于防止其他事务在锁定的间隙中插入新记录。相同间隙锁之间不冲突

假设一个表的数据为
在这里插入图片描述

1、设置隔离级别为 REPEATABLE READ：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

2、开启事务并执行范围查询
间隙锁会锁住最后一个 key 的下一个左开右闭的区间，没有key就锁住无穷，防止幻读

START TRANSACTION;
-- 这条语句会锁定 id 在 10 和 20 之间的所有记录和间隙，锁住的是闭区间（10,20） 系统不存在数据
SELECT * FROM sys_menu_perm WHERE id <= 4 FOR UPDATE;-- 提交第一个事务后，再次尝试插入，可以成功
COMMIT;

3、在另一个事务中尝试插入（应被阻塞）：

-- 另一个会话/事务中
START TRANSACTION;-- 试图插入一条记录到被锁定的间隙中
INSERT INTO sys_menu_perm (id, role_id) VALUES (5, 12);  -- 被阻塞
update `saas`.sys_menu_perm set role_id = 5 where id = 8;  -- 被阻塞
INSERT INTO sys_menu_perm (id, role_id) VALUES (7, 12);  -- 不被阻塞
COMMIT;

临键锁(Next-Key Lock)
当我们使用了范围查询，不仅仅命中了Record 记录，还包含了 Gap间隙，在这种情况下我们使用的就是临键锁
临键锁是 MySQL 里面默认的行锁算法，相当于记录锁加上间隙锁。
临键锁不仅锁定了记录本身，还锁定了记录和前一条记录之间的间隙。这意味着它锁定了索引记录范围内的所有可能插入的位置。

假设有一个表的记录
在这里插入图片描述

1、设置隔离级别为 REPEATABLE READ：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
开启事务并执行范围查询（获取临键锁）：

2、查询并锁定 id 在 2 和 5 之间的记录和间隙
临键锁，锁住最后一个 key 的下一个左开右闭的区间，没有key就锁住无穷，防止幻读

START TRANSACTION;SELECT * FROM employees WHERE id >= 2 AND id <= 11 FOR UPDATE; -- 验证插入是否被阻塞（在另一个事务中尝试插入）：
左开右闭的区间，会锁住 2,（2，5],（5，9], (9,11],(11,15] -- 临键锁，锁住最后一个 key 的下一个左开右闭的区间。防止幻读-- 提交第一个事务后，再次尝试插入，可以成功
COMMIT;

3、验证插入是否被阻塞（在另一个事务中尝试插入）

-- 在另一个会话/事务中
START TRANSACTION;
-- 试图在已经锁定的间隙中插入新记录
INSERT INTO sys_menu_perm (id, role_id) VALUES (10, 12);  -- 被阻塞INSERT INTO sys_menu_perm (id, role_id) VALUES (16, 12);  -- 不被阻塞-- 试图在已经锁定的间隙中更新记录
update `saas`.sys_menu_perm set role_id = 15 where id = 15;  -- 被阻塞COMMIT;

注意：

1、在读已提交（READ COMMITTED）隔离级别下，InnoDB 只会使用记录锁，不会应用间隙锁和临键锁。
2、不使用索引的话会锁住全表
3、在非唯一索引情况下，使用等值查询的时候，也会锁住下一个间隙，所有索引情况下，范围查询都会锁住下一个左开右闭的间隙
例如表数据如下

唯一索引

事务一：
START TRANSACTION;
-- 这条语句会锁定 id 在 8 和 （8,10] 的记录和间隙
SELECT * FROM `saas`.sys_menu_perm WHERE id = 8 FOR UPDATE;commit;事务二：
START TRANSACTION;
INSERT INTO `saas`.sys_menu_perm (id, role_id) VALUES (9, 9);  -- 不会被阻塞
commit;

非唯一索引

事务一：
START TRANSACTION;
-- 这条语句会锁定 id = 8 的记录
SELECT * FROM `saas`.sys_menu_perm WHERE role_id = 8 FOR UPDATE;commit;事务二：
START TRANSACTION;
INSERT INTO `saas`.sys_menu_perm (id, role_id) VALUES (9, 9);  -- 会被阻塞
commit;

原理
在这里插入图片描述

2、MVCC（Multi-Version Concurrency Control）

核心组件
1、版本链（Version Chain）

InnoDB通过为每行记录保存多个版本的快照来实现MVCC。这些版本通过隐式生成的列来管理，包括：

m_ids：Read View 创建时未提交的活跃事务 ID 列表。m_ids 不包括当前事务自己和已提交的事务（正在内存中）。
m_creator_trx_id：创建该 Read View 的事务 ID。
m_low_limit_id（max_trx_id）：目前出现过的最大的事务 ID+1，即下一个将被分配的事务 ID。
m_up_limit_id（min_trx_id）： m_ids 中最小的事务 ID，如果 m_ids 为空，则 m_low_limit_id为m_up_limit_id

2、隐藏字段：

DB_TRX_ID：6字节，记录最近修改（修改/插入）该记录的事务ID。
DB_ROLL_PTR：7字节，回滚指针，指向该记录的上一个版本（存储于rollback segment里），用于配合undo日志
DB_ROW_ID：6字节，隐含的自增ID（隐藏主键），如果数据表没有主键，InnoDB会自动以DB_ROW_ID产生一个聚簇索引。

3、undo日志：

insert undo log：事务在insert新记录时产生的undo日志，只在事务回滚时需要，并且在事务提交后可以被立即丢弃。
update undo log：事务在进行update或delete时产生的undo日志，不仅在事务回滚时需要，在快照读时也需要，所以不能随便删除，只有在快速读或事务回滚不涉及该日志时，对应的日志才会被purge线程统一清除。

4、Read View：

事务进行快照读操作时生成的读视图，在该事务执行快照读的那一刻，会生成数据库系统当前的一个版本视图，RR级别的Read View保持不变

Read View 可见性具体判断如下：

DB_TRX_ID == m_creator_trx_id ，表示当前事务访问自己的记录。
DB_TRX_ID < m_up_limit_id，说明生成该版本的事务在当前事务生成 Read View 之前已经提交，因此该版本可以被当前事务访问。
DB_TRX_ID >= m_low_limit_id ，说明生成该版本的事务在当前事务生成 Read View 之后才提交，因此该版本不能被当前事务访问。
m_low_limit_id > DB_TRX_ID >= m_up_limit_id ，检查 DB_TRX_ID 在m_ids 列表中，事务仍处于活跃状态，因此该版本不能被访问；如果不在列表中，说明在创建 Read View 时生成该版本的事务已经提交，因此该版本可以被访问。

快照读与当前读
1、快照读：

不加锁的select操作就是快照读，即不加锁的非阻塞读。
快照读的前提是隔离级别不是串行级别，串行级别下的快照读会退化成当前读。
快照读的实现基于多版本并发控制，即MVCC，它避免了加锁操作，降低了开销。
快照读可能读到的并不一定是数据的最新版本，而有可能是之前的历史版本。

2、当前读：

像select lock in share mode（共享锁）、select for update、update、insert、delete（排他锁）这些操作都是一种当前读。
当前读读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。

示例
表sys_menu_perm的数据如下
在这里插入图片描述
在各个时间段事务1、2 、3分别执行查询更新插入操作

分析：
T1 的 read view 为

字段	值
m_ids	[T1]
m_low_limit_id	T2
m_up_limit_id	T1
m_creator_trx_id	T1

T3 的 read view 为

字段	值
m_ids	[T1,T3]
m_low_limit_id	T4
m_up_limit_id	T1
m_creator_trx_id	T3

对于 Time 5 时刻，版本链数据为
在这里插入图片描述

对于事务T1，判断规则如下

ID = 6
链路第一条数据，DB_TRX_ID不存在，即为数据库的原始数据，可以访问的记录。
ID = 8
链路第一条数据，DB_TRX_ID = T2 ，DB_TRX_ID >= m_low_limit_id ，说明生成该版本的事务在当前事务生成 Read View 之后才提交，因此该版本不能被当前事务访问。
链路第二条数据，DB_TRX_ID不存在，即为数据库的原始数据，可以访问的记录。

对于事务T3，判断规则如下

ID = 6
链路第一条数据，DB_TRX_ID不存在，即为数据库的原始数据，可以访问的记录。
ID = 8
链路第一条数据，DB_TRX_ID = T2，m_low_limit_id > DB_TRX_ID >= m_up_limit_id ，检查 DB_TRX_ID 不在 m_ids 列表中，说明在创建 T3 的 Read View 时生成该版本的事务已经提交，因此该版本可以被访问。

对于 Time 9 时刻，版本链数据为
在这里插入图片描述
对于事务T1，判断规则如下

ID = 2
链路第一条数据，DB_TRX_ID = T3，DB_TRX_ID >= m_low_limit_id，说明生成该版本的事务在当前事务生成 Read View 之后才提交，因此该版本不能被当前事务访问。
ID = 6
链路第一条数据，DB_TRX_ID不存在，即为数据库的原始数据，可以访问的记录。
ID = 8
链路第一条数据，DB_TRX_ID = T1 ，DB_TRX_ID == m_creator_trx_id ，表示当前事务访问自己的记录。

mysql 事务之LBCC与MVCC

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编程日记 2025/5/17 15:55:53

H.265流媒体播放器EasyPlayer.js无插件H5播放器关于移动端（H5）切换网络的时候，播放器会触发什么事件

EasyPlayer.js无插件H5播放器作为一款功能全面的H5流媒体播放器，凭借其多种协议支持、多种解码方式、丰富的渲染元素和强大的应用功能，以及出色的跨平台兼容性，为用户提供了高度定制化的选项和优化的播放体验。无论是视频直播还是点播&#x…...

编程日记 2025/5/13 4:53:05

Ubuntu上使用自带python创建虚拟环境

虚拟环境让项目之间的依赖关系更加清晰，也可以避免全局安装的包的版本冲突问题。 1.查看python Ubuntu上一般都是自带python的，查看python版本及指向(使用的话python要换成python3)： ls -l /usr/bin | grep python 2.安装python虚拟环境工…...

编程日记 2025/5/16 22:35:50

对智能电视直播App的恶意监控

首先我们要指出中国广电总局推出的一个政策性文件是恶意监控的始作俑者，这个广电总局的政策性文件禁止智能电视和电视盒子安装直播软件。应该说这个政策性文件是为了保护特殊利益集团，阻挠技术进步和发展的。有那么一些电视机和电视盒子的厂商和电信运…...

编程日记 2025/5/16 5:57:33

网络原理（一）：应用层自定义协议的信息组织格式 HTTP 前置知识

目录 1. 应用层 2. 自定义协议 2.1 根据需求 > 明确传输信息 2.2 约定好信息组织的格式 2.2.1 行文本 2.2.2 xml 2.2.3 json 2.2.4 protobuf 3. HTTP 协议 3.1 特点 4. 抓包工具 1. 应用层在前面的博客中, 我们了解了 TCP/IP 五层协议模型: 应用层传输层网络层…...

编程日记 2025/5/12 0:24:50

微软企业邮箱：安全可靠的企业级邮件服务！

微软企业邮箱的设置步骤？如何注册使用烽火域名邮箱？ 微软企业邮箱作为一款专为企业设计的邮件服务，不仅提供了高效便捷的通信工具，更在安全性、可靠性和功能性方面树立了行业标杆。烽火将深入探讨微软企业邮箱的多重优势。微软…...

编程日记 2025/5/14 10:52:22

matlab导出3D彩色模型(surface类转stl，并对白模上色)

在matlab中绘制3维图形时，需要将3维图形导出到PPT中展示。但是直接导出图片效果欠佳，无法全方位展示。最近学习了如何将matlab中的图形导出为stl模型，然后再采用简单的方法对模型上色。中间尝试过matlab导出stl、ply、3dm等多种格式&…...

编程日记 2025/5/14 23:43:34

【JavaScript】async /await异步详解2 promise举例

在 JavaScript 中，async 和 await 是处理异步操作的强大工具。结合 try...catch 语句，你可以优雅地处理异步操作中的错误。基本用法定义异步函数：使用 async 关键字。等待 Promise 解析：使用 await 关键字。错误处理&#xff…...

编程日记 2025/5/12 11:51:14

Android 设备使用 Wireshark 工具进行网络抓包

背景电脑和手机连接同一网络，想使用wireshark抓包工具抓取Android手机网络日志，有以下两种连接方法： Wi-Fi 网络抓包。USB 网络共享抓包。需要USB 数据线将手机连接到电脑，并在开发者模式中启用 USB 网络共享。查看设备连接信…...

编程日记 2025/5/17 3:44:02

封装类与封装函数

目录结构 src/ ├── utils/ │ ├── test.js │ ├── Calculator.js ├── views/ │ ├── Home.vue ├── App.vue 共同点：模块导出与模块引入封装函数场景简单、轻量级和性能敏感的场景，适合快速开发和维护。优可维护性&…...

编程日记 2025/5/10 5:42:21

【java】接口幂等性的实现

文章目录 1. 引言介绍幂等性的概念为什么需要在Java接口中实现幂等性 2. 使用幂等表实现幂等性什么是幂等表如何设计幂等表示例：Java代码实现使用幂等表使用幂等表实现幂等性 3. 利用Nginx Lua 和 Redis实现幂等性Nginx和Lua的作用简介介绍Redis的SETNX命令架构设计…...

编程日记 2025/5/15 4:23:46

Leetcode 1.两数之和

题目意在对数组的快速查找思路：哈希表先创建一个哈希表，然后对数组进行遍历，iter代表用目标值依次减去遍历数组中的元素后得出的值，如果这个值在map中存在，则返回其索引和当前数组元素中的索引；若不存…...

编程日记 2025/5/13 8:44:45