数据库的隔离机制---对MySQL 默认隔离级别的理解

参考：

脏读、幻读和不可重复读_脏读

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面试官：MySQL 的默认隔离级别是什么?可以解决幻读问题吗？

一、脏读、幻读、不可重复读

二、数据库的隔离机制

（一）数据库通过锁机制解决并发访问的问题

（二）SQL 标准定义了四个隔离级别

1.READ-UNCOMMITTED(读取未提交)

2.READ-COMMITTED(读取已提交)

3.REPEATABLE-READ(可重复读)

4.SERIALIZABLE(可串行化)

三、REPEATABLE-READ(可重复读）解决幻读问题

（一）MVCC机制

一、脏读、幻读、不可重复读

脏读（读取未提交数据）
A事务先读取B事务尚未提交的数据，此时如果B事务这些尚未提交的数据发生错误并执行回滚操作，把数据恢复成原来的，而事务A却什么都不知道，那么A事务读取到的数据就是脏数据。

幻读（前后多次读取，数据总量不一致）

事务A在执行读取操作，需要两次统计数据的总量，前一次查询数据总量后，此时事务B执行了新增数据的操作并提交后，这个时候事务A读取的数据总量和之前统计的不一样，就像产生了幻觉一样，平白无故的多了几条数据，成为幻读。

幻读指的是两次查询(可能对象是n条记录)获取的结果集不同（因为另一个事务新增或者删除记录行）幻读侧重的是数据的条数发生了变化，原本不存在的数据存在了或原本存在的数据不存在了。

不可重复读（前后多次读取，数据内容不一致）
        事务A在执行读取操作，由整个事务A比较大，前后读取同一条数据需要经历很长的时间。而在事务A第一次读取数据，比如此时读取了小明的年龄为20岁，事务B执行修改操作，将小明的年龄更改为30岁，此时事务A第二次读取到小明的年龄时，发现其年龄是30岁，和之前的数据不一样了，也就是数据不重复了，系统不可以读取到重复的数据，成为不可重复读。



        不可重复度主要是对一条数据行查询，同样的条件，你读取过的数据，再次读取出来发现值不一样了进行查询。不可重复读侧重数据的内容发生了变化，原本存在的数据的内容发生了改变。

二、数据库的隔离机制

（一）数据库通过锁机制解决并发访问的问题

根据锁定对象不同：分为行级锁和表级锁；
根据并发事务锁定的关系上看：分为共享锁定和独占锁定：共享锁定会防止独占锁定但允许其他的共享锁定。而独占锁定既防止共享锁定也防止其他独占锁定。为了更改数据，数据库必须在进行更改的行上施加行独占锁定，insert、update、delete和selsct for update语句都会隐式采用必要的行锁定。

但是直接使用锁机制管理是很复杂的，基于锁机制，数据库给用户提供了不同的事务隔离级别，只要设置了事务隔离级别，数据库就会分析事务中的sql语句然后自动选择合适的锁。

（二）SQL 标准定义了四个隔离级别

1.READ-UNCOMMITTED(读取未提交)

最低的隔离级别，允许读取尚未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读或不可重复读。

一个事务已经开始写数据，则另外一个事务则不允许同时进行写操作，但允许其他事务读此行数据。该隔离级别可以通过“排他写锁”实现。这样就避免了更新丢失，却可能出现脏读。也就是说事务B读取到了事务A未提交的数据。

2.READ-COMMITTED(读取已提交)

允许读取并发事务已经提交的数据，可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生。

读取数据的事务允许其他事务继续访问该行数据，但是未提交的写事务将会禁止其他事务访问该行。

        3.REPEATABLE-READ(可重复读)

                                ---MySQL InnoDB 存储引擎的默认支持的隔离级别

对同一字段的多次读取结果都是一致的，除非数据是被本身事务自己所修改，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生。

在一个事务内，多次读同一数据。在A事务还没有结束时，B事务也访问该同一数据。那么，在A事务中的两次读数据之间，即使B事务对数据进行修改，A事务两次读到的的数据是一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是一样的，因此称为是可重复读。读取数据的事务将会禁止写事务（但允许读事务），写事务则禁止任何其他事务。这样避免了不可重复读取和脏读，但是有时可能出现幻象读。

        4.SERIALIZABLE(可串行化)

最高的隔离级别，完全服从 ACID(事务四大特性) 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。

要求事务序列化执行，事务只能一个接着一个地执行，但不能并发执行。

事务的隔离级别和数据库并发性是成反比的，隔离级别越高，并发性越低。

三、REPEATABLE-READ(可重复读）解决幻读问题

标准的 SQL 隔离级别定义里，REPEATABLE-READ(可重复读)是不可以防止幻读的。

但是！InnoDB 实现的 REPEATABLE-READ 隔离级别其实是可以解决幻读问题发生的，主要有下面两种情况：

快照读：由 MVCC 机制来保证不出现幻读。

当前读：使用 Next-Key Lock 进行加锁来保证不出现幻读，Next-Key Lock 是行锁（Record Lock）和间隙锁（Gap Lock）的结合，行锁只能锁住已经存在的行，为了避免插入新行，需要依赖间隙锁。

因为隔离级别越低，事务请求的锁越少，所以大部分数据库系统的隔离级别都是 READ-COMMITTED ，但是InnoDB 存储引擎默认使用 REPEATABLE-READ 并不会有任何性能损失。

（一）MVCC机制

全称 Multi-Version Concurrency Control，即多版本并发控制

主要目的是为了提高数据库并发性能，用更好的方式去处理读-写冲突，做到即使有读写冲突时，也能做到不加锁（降低死锁风险）。
多版本指的是数据库中同时存在多个版本的数据，并不是整个数据库的多个版本，而是某一条记录的多个版本同时存在。

1.当前读和快照读

当前读

在MySQL中，当前读是一种读取数据的操作方式，它可以直接读取最新的数据版本，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。MySQL提供了两种实现当前读的机制：

一致性读（Consistent Read）：
默认隔离级别（可重复读）下，MySQL使用一致性读来实现当前读。
在事务开始时，MySQL会创建一个一致性视图（Consistent View），该视图反映了事务开始时刻数据库的快照。
在事务执行期间，无论其他事务对数据进行了何种修改，事务始终使用一致性视图来读取数据。
这样可以保证在同一个事务内多次查询返回的结果是一致的，从而实现了当前读。
锁定读（Locking Read）：
锁定读是一种特殊情况下的当前读方式，在某些场景下使用。
当使用锁定读时，MySQL会在执行读取操作前获取共享锁或排他锁，以确保数据的一致性。
共享锁（Shared Lock）允许多个事务同时读取同一数据，而排他锁（Exclusive Lock）则阻止其他事务读取或写入该数据。
锁定读适用于需要严格控制并发访问的场景，但由于加锁带来的性能开销较大，建议仅在必要时使用。

当前读实际上是一种加锁的操作，是悲观锁的实现。

快照读

快照读是在读取数据时读取一个一致性视图中的数据，MySQL使用 MVCC 机制来支持快照读。

每个事务在开始时会创建一个一致性视图（Consistent View），该视图反映了事务开始时刻数据库的快照。这个一致性视图会记录当前事务开始时已经提交的数据版本。
当执行查询操作时，MySQL会根据事务的一致性视图来决定可见的数据版本。只有那些在事务开始之前已经提交的数据版本才是可见的，未提交的数据或在事务开始后修改的数据则对当前事务不可见。
所以，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。

注意：快照读的前提是隔离级别不是串行级别，在串行级别下，事务之间完全串行执行，快照读会退化为当前读

MVCC主要就是为了实现读-写冲突不加锁，而这个读指的就是快照读，是乐观锁的实现。

2.一致性视图

只针对 RC （读已提交）和 RR（可重复读）级别，不针对 RU级别和 Serializable级别。

主要原因是：

Read Uncommitted（RU）隔离级别：在 RU 隔离级别下，事务可以读取其他事务尚未提交的数据，即脏读。这意味着不需要通过 一致性视图 来限制访问范围，事务可以自由地读取其他事务的未提交数据。由于没有对可见性进行严格控制，因此不需要创建或使用 一致性视图。
Serializable（串行化）隔离级别：在 Serializable 隔离级别下，事务具有最高的隔离性，确保每次读取都能看到一致的快照。为了实现这种隔离级别，MySQL使用锁机制来保证事务之间的串行执行。由于事务按顺序执行，并且不允许并发操作，所以不需要使用 一致性视图 进行可见性判断。