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浅谈mysql中不同事务隔离级别下数据的显示效果

事务的概念

事 务是一组原子性的SQL查询语句,也可以被看做一个工作单元。如果数据库引擎能够成功地对数据库应用所有的查询语句,它就会执行所有查询,如果任何一条查 询语句因为崩溃或其他原因而无法执行,那么所有的语句就都不会执行。也就是说,事务内的语句要么全部执行,要么一句也不执行。

 

事务的特性:acid,也称为事务的四个测试(原子性,一致性,隔离性,持久性)
automicity:原子性,事务所引起的数据库操作,要么都完成,要么都不执行
consisitency:一致性,事务执行前的总和和事务执行后的总和是不变的
isolation:隔离性,
某个事务的结果只有在完成之后才对其他事务可见
durability:持久性,一旦事务成功完成,系统必须保证任何故障都不会引起事务表现出不一致性

事务的状态:
    活动
    部分提交
    失败
    中止
    提交

事务在某一时刻,一定处于上边五种状态中的一种,事务各状态之间的转换如下所示:

 

 

事务并发导致的问题
脏读(Drity Read):某个事务已更新一份数据,另一个事务在此时读取了同一份数据,由于某些原因,前一个RollBack了操作,则后一个事务所读取的数据就会是不正确的。
不可重复读(Non-repeatable read):在一个事务的两次查询之中数据不一致,这可能是两次查询过程中间插入了一个事务更新了原有的数据。

幻读(Phantom Read):在一个事务的两次查询中数据不一致,例如有一个事务查询了几列(Row)数据,而另一个事务却在此时插入了新的几列数据,先前的事务在接下来的查询中,就会发现有几列数据是它先前所没有的。

 

并发控制
多版本并发控制: Multiversion concurrency control,MVCC
    每个用户操作数据时都是源数据的时间快照,当用户操作完成后,依据各快照的时间点在合并到源数据中
锁:要想实现并发控制,最简单的实现机制就是锁(MVCC采用的不是锁机制)。
    读锁:共享锁,由读表操作加上的锁,加锁后其他用户只能获取该表或行的共享锁,不能获取排它锁,也就是说只能读不能写
    写锁:独占锁,由写表操作加上的锁,加锁后其他用户不能获取该表或行的任何锁
锁粒度:从大到小,MySQL服务器仅支持表级锁,行锁需要存储引擎完成。
    表锁:锁定某个表
    页锁:锁定某个页
    行锁:锁定某行

粒度越精细,并发性越好。即行锁的并发性最好,但需要存储引擎的支持。

 

事务的四种隔离级别
读未提交(read uncommitted): 允许脏读,也就是可能读取到其他会话中未提交事务修改的数据
读提交(read committed): 只能读取到已经提交的数据。oracle等多数数据库默认都是该级别
可重读(repeatable read): 在同一个事务内的查询都是事务开始时刻一致的,innodb的默认级别。在SQL标准中,该隔离级别消除了不可重复读,但是还存在幻象读
可串行(serializable): 完全串行化的读,每次读都需要获得表级共享锁,读写相互都会阻塞
在MySQL中,在并发控制情况下,不同隔离级别分别有可能产生问题如下所示:

上边之所以介绍那么多理论知识,是为了便于理解。在上边的表格中已经列出来了,在不同隔离级别下,数据的显示效果可能出现的问题,现在在linux上安装好mysql,通过我们的实验来一起看一下在不同隔离级别下数据的显示效果吧。

 

实验环境:
linux系统:RedHat 5.8
linux内核:linux-2.6.18-308.el5
mysql版本:mysql-5.6.10-linux-glibc2.5-i686

 

本次实验的所有操作均在虚拟机中完成,通过Xmanager连接虚拟机,然后打开两个会话连接,在两个会话中,同时更改隔离级别,然后查看数据的显示效果。

本 次实验中mysql采用源码编译安装的方式安装mysql,你也可以使用rpm包的方式直接安装mysql。具体源码安装的方式及过程,这里不再演示,在 前面的博客中,我已经介绍了很多次。如果你采用源码编译安装的方式,不知道如何安装mysql,可参看我以前写的博客,里边都有介绍。采用源码编译安装的 方式,在mysql的配置文件中,最好启用每表一个表空间。这里我们直接启用。
因为是实验,这里没有对mysql设置密码,因此,我们直接使用命令进入mysql。命令及显示效果如下:
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[root@mysql ~]# mysql -uroot -p       #使用该命令进入mysql,因为没有设置密码,在要求输入密码时直接按回车键即可
Enter password:
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 2
Server version: 5.6.10 MySQL Community Server (GPL)
Copyright (c) 2000, 2013, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.
Type ‘help;‘ or ‘\h‘ for help. Type ‘\c‘ to clear the current input statement.
mysql> show variables like ‘%iso%‘;            #查看mysql默认的事务隔离级别,默认为可重读。也可以使用select @@tx_isolation命令查看
+-----------------+------------------+
| Variable_name   | Value            |
+-----------------+------------------+
| tx_isolation    | REPEATABLE-READ  |         
+-----------------+------------------+
1 row in set (0.36 sec)
mysql> show databases;    #查看系统已经存在的数据库
+---------------------+
| Database            |
+---------------------+
| information_schema  |
| mysql               |
| performance_schema  |
| test                |
+---------------------+
4 rows in set (0.00 sec)
现在导入我们实验所使用的数据库。
[root@mysql ~]# mysql < jiaowu.sql     #导入实验所用的jiaowu数据库
[root@mysql ~]# mysql -uroot -p     
Enter password:
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 7
Server version: 5.6.10 MySQL Community Server (GPL)
Copyright (c) 2000, 2013, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.
Type ‘help;‘ or ‘\h‘ for help. Type ‘\c‘ to clear the current input statement.
mysql> show databases;         #查看导入的jiaowu数据库是否存在
+----------------------+
| Database             |
+----------------------+
| information_schema   |
| jiaowu               |
| mysql                |
| performance_schema   |
| test                 |
+----------------------+
5 rows in set (0.01 sec)

 

我 们在mysql命令界面下,没有明确启用事务时,输入的每个命令都是直接提交的,因为mysql中有个变量的值,可实现自动提交。也就是说我们每输入一个 语句,都会自动提交,这会产生大量的磁盘IO,降低系统的性能。在我们做实验时,因为我们要明确使用事务,所以,建议关闭自动提交的功能,如果不关闭也没 有关系,但是如果你没有明确使用事务,想要做下边的实验,那就需要关闭此功能了。这里,我们明确使用事务,且关闭自动提交功能。假如你关闭了自动提交功 能,需明确使用事务,否则你输入的所有语句会被当成一个事务进行处理。命令如下:

 

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mysql> select @@autocommit;        #查看该值,为1表示启动自动提交
+--------------+
| @@autocommit |
+--------------+
|      1       |
+--------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> set autocommit=0;          #关闭自动提交功能
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select @@autocommit;     #重新查看该值,为0表示关闭自动提交功能
+--------------+
| @@autocommit |
+--------------+
|       0      |
+--------------+
1 row in set (0.00 sec)

 

现在打开两个会话,在这两个会话中分别进入mysql,首先记得要就修改两个回话中的autocommit变量,关闭自动提交功能,然后查看事务的隔离级别,默认为REPEATABLE-READ。在两个会话中都需要修改隔离级别。我们先从最低的隔离级别开始演示。

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mysql> select @@tx_isolation;
+-------------------+
| @@tx_isolation    |
+-------------------+
| REPEATABLE-READ   |
+-------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> set tx_isolation=‘read-uncommitted‘;    #修改隔离级别,将隔离级别可重读改为读未提交
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select @@tx_isolation;
+-------------------+
| @@tx_isolation    |
+-------------------+
| READ-UNCOMMITTED  |
+-------------------+
在两个回话中,修改完隔离级别后,使用导入的数据库,用tutors表来验证显示效果。
mysql> use jiaowu;           #使用jaiowu数据库
Reading table information for completion of table and column names
You can turn off this feature to get a quicker startup with -A
Database changed
mysql> show tables;       #查看该数据库中都有那些表
+-------------------+
| Tables_in_jiaowu  |
+-------------------+
| courses           |
| scores            |
| students          |
| tutors            |
+-------------------+
4 rows in set (0.00 sec)

 

在 会话1中,我们来修改tutors中的数据,在会话2中我们来查看数据,看会是什么情况。本打算使用tutors表来演示下边的实验,但修改完数据截图时 比较麻烦,所以,自己就写了个脚本,比着tutors表的各字段创建了一个新表teachers。脚本写的有点拙劣,有兴趣可自己动手写个更好的脚本来实 现创建及插入数据。创建表及插入数据的脚本如下:

 

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#!/bin/bash
#
#Author: hulunbeier, http://lq2419.blog.51cto.com/
#Description: creating table and inserting data
#
let B=0
mysql -e "use jiaowu;create table teachers like tutors;"
read -p "Input a number to create NUMBER data. You choice : "  NUM          #执行该脚本是,会让输入一个数字,因为是实验,所以我们这里进插入5行数据,读者可自行修改
for I in `seq 1 $NUM`; do
    NAME=tech$I
    A=`echo $RANDOM/365 | bc`
     until [ $A -ge 40 ] && [ $A -le 100 ]; do
          A=`echo $RANDOM/365 | bc`
     done
    B=`echo $RANDOM%2 | bc`
    if [ $B = 0 ]; then
        GD=F
    else
        GD=M
    fi
    mysql -e "insert into jiaowu.teachers (Tname,Gender,Age) values (‘$NAME‘,‘$GD‘,$A);"
     echo "create tech$I success."
done

 

执行上边的脚本即可创建相应表及插入数据。查看下我们创建的新表是否成功,里边是否有数据。查询命令及显示结果如下所示:

 

创建的新表已经存在,且插入数据也已成功,现在我们就用teachers表来演示以下各实验。演示实验从低隔离级别开始,到高隔离级别结束。

 

Read-uncommitted:读未提交

首先,修改两个会话中的自动提交功能,将其关闭,然后修改系统默认的隔离级别,从低级别开始,将默认的可重读改为读未提交。

 

 

以 上修改在两个会话中完成后,我们明确启动事务,查询下表中的所有数据信息,显示TID为5的老师的年龄为61,然后在会话1中更新teachers表中TID为5的老师的年龄,将原来的61改为50,接着,在两个会话中在重新查询下所有的数据,看TID为5的老师的年龄是多少。命令及显示效果如下所示:

 

当 我们在会话1中使用rollback回滚之后,再在两个会话中查看数据,发现还是61。从上边两个会话的显示效果,可以看到,在隔离级别为读未提交时,当 我们开启一个事务时,在该事务中修改了某个数据行的信息,且在该事务中,并未提交,但在另一个事务中,如果都是对同一个数据集的操作,会发现我们前后两次 查询的结果不一样了,在同一个事务中,两次查询得到的结果不一样,这种情况是不允许出现。此时就出现了脏读、不可重复读及幻读的现象。

 

Read-committed:读提交
首先在上边修改的基础上再次修改隔离级别,将读未提交改为读提交。然后,我们还去修改TID为5的老师的年龄,将61改为40。接着,在两个会话中再次查看显示效果。命令及显示效果如下所示:

 

现 在,在会话1中,我们使用commit命令提交事务,然后再会话2中,查看下显示效果,看又是怎么样的。结果会发现,在会话2中,TID为5的老师的年龄 变成了40。从上边的显示效果,会发现,当隔离级别为read-committed(读提交)时,当我们在会话1中开启事务,并修改了某一行数据的信息 时,在会话1中可以看到修改后的效果,但在会话2中并不会看到修改后的结果。当我们在会话1中提交事务后,在再会话2中查询,会发现,跟我们上次查询的不 一样了,显示的是会话1修改后的结果。在该隔离级别下,虽然可以避免脏读的现象发生,但还是会出现不可重复读和幻读的现象。

 

Repeatable-read:可重读
首先修改隔离级别,将读提交改为可重读。然后,在会话1中,依然修改TID为5的老师的年龄,将其年龄改为60。最后,两个会话中再来查看结果。

 

从 上边的显示结果会发现,在该隔离级别下,当我们在会话1中修改了某个值时,会话1会立即显示修改后的结果,而会话2中不会显示。当我们在会话1中提交事务 后,得到永久结果,在会话1中在查看,还是修改后的结果,但在会话2中,还是原来的结果。但当我们在会话2中提交事务后,再来查询,发现是会话1中修改后 的结果,在会话2中,我们没做任何修改,我一提交事务,发现,数据竟然变了。起码,事务提交前和提交后看到的数据是不一样的。此时就出现了幻读的现象。

 

Serializable:可串行
首先,我们依然修改隔离级别,将可重读改为可串行。然后再会话1中,启动事务,并将TID为5的老师的年龄由60改为100,然后,在会话1和2中查看。在没有启动事务前,我们先来看下TID为5的老师年龄是多少。

 

在 上边的显示效果中,发现,在可串行隔离级别下,当我们启动两个事务时,如果在其中一个事务中,修改了某个数据行,在另一个事务中,我们是无法查询到该数据 集的信息的,也就是说系统不会显示出任何信息,除非在修改的事务中,我们提交了,或者是执行了rollback命令。假如在修改的事务中,我们既没有执行commit命令提交,也没有执行rollback命令回滚,那么,在另一个事务中,当我们查询时,会一直卡着不动,直到锁时间超时,然后提示我们重新开 启事务。在上图中,发现,在会话1中,当我们启动一个事务,并修改了一个数据后,在会话2中,我们是不能查询到任何信息的,当我们在会话1中执行了rollback命令后,会话2中才会显示查询结果,此时的查询所用时间会比以前查询所用时间长很多。因为在可串行级别下,是不允许通知开启多个事务的, 或者说是不允许对同一个数据集执行任何操作的。此时,既不会出现脏读、不可重复读,也不会出现幻读现象。但是此时的并发性会受影响。

 

综 上所述,在低隔离级别下,当有多个事务并发执行时,虽然会产生很多问题,如脏读、不可重复读、幻读等现象,但事务的并发性较好,可同时执行多个事务;在高 隔离级别下,当有多个事务并发执行时,因在高隔离级别下,不支持多事务并发执行,虽然不会出现诸如脏读、不可重复读及幻读等现象,但并发性较低。InnoDB默认的隔离级别是repeatable-read(可重读),而在大多数的数据库中,oracle等多数数据库,一般默认的隔离级别是read-committed(读提交)。一般来说在实际应用中,除了在银行、股票等对数据安全要求较高的场景外,必须使用较高隔离级别外,其他对数据要 求不高的场合,可采用低隔离级别,以提高并发性。然而,究竟哪种隔离级别更适合,那就需要看你对数据的安全性要求有多高了。

 

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