数据库事务

事务是指满足AICD特性的一组操作，通过commit来提交事务，也可以通过RollBack来进行事务回滚。

AICD

• 原子性（Atomicity）
  事务被视为不可分割的最小单位，要么成功，要么失败。
• 一致性（Consistency）
  数据库在执行事务前后保持一致性，所有事务对一个数据读取结果都是相同的。
• 隔离性（Isolation）
  一个事务所做修改，在提交之前是对其他事务不可见的。
• 持久性（Durability）
  一旦事务提交，则永久存在数据库中。

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• 满足一致性，执行结果才是一样的。
• 满足隔离型和原子性，就一定满足一致性。
• 持久性是将数据持久化，放置数据库崩溃导致数据丢失。

AutoCommit

在MySQL中，默认采用自动提交模式。只要不显式使用START TRANSACTION语句开始一个事务，每个查询都会当做一个事务自动提交。

数据库并发一致性

在并发环境下，事务隔离性很难保证，因此会出现并发一致性的问题。

丢失修改

两个事务对同一个数据进行修改，后修改的事务会覆盖先修改的事务。

读脏数据

同一个数据，一个事务修改后，另一个事务读取，第一个事务在撤销修改，则第二个事务读取的就是脏数据。

不可重复度

第一个事务读取了数据后，第二个失误对该数据进行修改，此时第一个数据再去读取数据，两次读取结果就不一致。

幻影读

第一个事务读取了一个范围的数据，第二个事务在这个范围内插入数据，此时第一个事务在读取，两次读取结果不一致。

原因与解决

• 并发情况下破坏了事务的隔离性
• 可以通过并发控制来保证事务隔离性
• 可以通过封锁方式保证事务隔离性
• 可以通过事务隔离级别来进行事务隔离性

封锁

用户可以通过封锁来控制并发控制，但是封锁操作需要用户控制，比较复杂。

封锁粒度

• 行级锁
• 表级锁

封锁类型

读写锁

• 互斥锁 - X 锁 - 写锁
• 共享锁 - S 锁 - 读锁

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• 一个事务对数据加了X锁，就可对数据进行读取和更新，其他事务不能对A加任何所。
• 一个事务对数据加了S锁，就可对数据进行读取，但不能进行更新。加锁期间，其他事务可以对数据加S锁，但不能加X锁。

意向锁

在存在行级锁和表级所时，事务想对表加锁，则要判断表中所有行是否加锁。十分耗时。因此引入意向锁：IS/IX，意向锁是表级锁。他用来表示该表中，有事务对行数据加了锁。

• 一个事务要获取数据的S锁，则要获取表的IS锁或更强的锁。
• 一个事务要获取数据的X锁，则要获取表的IX锁。

封锁协议

三级封锁协议

一级封锁协议

事务修改数据时必须加X锁，事务结束释放。

解决丢失修改问题，两个事务不能同时修改一个数据。

二级封锁协议

在一级基础上，要求事务读数据时加S锁，读完释放。

解决读脏数据的问题，当有事务对数据修改时加X锁，此时数据无法加S锁读取。

三级封锁协议

在二级基础上，要求读取数据时必须加S锁，事务结束后释放。

可以解决不可重复读的问题，事务读取数据时，其他事务不能对数据加X锁修改。

两段封锁协议

加锁和解锁在两个阶段执行

MySQL隐式与显示锁定

隐式锁定

Mysql 的 InnoDB存储引擎采用两段锁协议，会根据隔离级别在需要的时候自动加锁，并且所有的锁在同一时刻（执行commit和rollback时）被释放。

显式锁定

InnoDb会根据事务的隔离级别在需要的时候自动加锁，InnoDb也可以通过特定的语句进行显式锁定（不属于SQL规范）

SELECT ... LOCK In SHARE MODE;
SELECT ... FOR UPDATE;

事务隔离级别

未提交读

事务中的修改，即使没有提交，对其他事务也是可见的。

提交读

与未提交读相反，事务的修改，没有提交，对其他事务是不可见的。

可重复读

保证在同一个事务中的多次读取同一数据结果是一样的。

可串行化

强制事务串行执行，多个事务互不干扰。需要通过加锁实现，锁机制保证同一时间只有一个事务执行，也就保证了事务串行。

多版本并发控制 - MVCC

多版本并发控制是MySQL的InnoDb存储引擎实现隔离级别的具体方式。
实现：

• 提交读
• 可重复读。

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• 未提交读总是读取最新的数据行，无需使用MVCC
• 可串行化需要对读取的行加锁，单使用MVCC无法实现。

存储引擎

数据库存储是数据库底层软件组织，用于为数据库提供增、删、查、改等操作。不同的存储引擎提供不同的存储机制、索引技巧、锁定水平等功能。Mysql的核心就是存储引擎

可以通过SHOW ENGINES来查询数据库的存储引擎，Mysql默认的存储引擎是InnoDB。

InnoDB

InnoDB是事务型数据库的首选引擎，支持行锁定和外键。

• 支持事务、行锁、表锁、外键。
• 5.6.4之前不支持全文索引，5.6.4开始支持全文索引。
• 主键索引是聚集索引。
• 默认使用B+Tree，叶子节点存放了主键和行记录。也有Hash索引和全文索引。

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名词解释：

• 全文索引：先创建索引，再对索引进行搜索。
• 聚集索引：数据行的物理顺序与列值的逻辑顺序相同，即一块地址内存中，物理地址在前面的那行数据，在表中也在前面。

Next-Key Locks

Next-Key Locks是MySQL中InnoDB存储引擎的一种锁实现。
Next-Key Locks是Record Locks和Gap Locks的结合，不仅锁定索引，也锁定索引之间的间隙。

• Record Lock : 锁定记录索引，而不是记录本身。如果表没有索引，则会在主键上自动创建隐藏索引
• Gap Lock : 锁定索引之间的间隙，而不是索引本身

MyISAM

• 不支持事务，外键。在Web、数据仓储环境下常用。
• 插入、查询速度较高。
• 支持所表，支持全文索引
• 并发性能差，崩溃后无法恢复
• 主键是非聚集索引，叶子节点值存储主键和对应数据地址

Memory

• 内存存储，使用Hash索引，数据不经过磁盘IO，速度最快。
• 一般用于存储保存中间结果数据

总结

1. 数据库事务是满足AICD特性的一组数据库操作。
2. 并发情况由于不能满足AICD会出现的问题（4种）：
   1. 丢失修改
   2. 读脏数据
   3. 不能重复读
   4. 幻影读
3. 如何在并发情况下满足AICD（两种）：
   1. 封锁（开销大）：
      1. 封锁类型（2种）：
         1. 读写锁 S/X锁
         2. 意向锁 IS/IX锁
      2. 封锁协议（2类）
         1. 三级封锁协议
         2. 两段封锁协议
   2. 事务隔离（常用，4种）
      1. 未提交读
      2. 提交读
      3. 可重复读
      4. 可串行化
4. 数据库引擎 -> 常用的数据库引擎（3种）：
   1. InnoDB -> MySQL默认引擎，支持外键、事务、锁、索引
   2. MyISAM -> 不支持外键、事务，只有表锁，支持全文索引
   3. Memory -> 内存存储，Hash索引，速度快