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面试题:MySQL事务隔离级别及实现原理

MySQL提供了几种事务隔离级别,分别是读未提交(Read Uncommitted)、读已提交(Read Committed)、可重复读(Repeatable Read)和串行化(Serializable)。请描述这几种隔离级别可能出现的并发问题,并解释MySQL是如何通过锁机制和多版本并发控制(MVCC)来实现这些隔离级别的。
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数据库MySQL

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1. 各隔离级别可能出现的并发问题

  • 读未提交(Read Uncommitted)
    • 脏读:一个事务读取到另一个事务未提交的数据。例如,事务A修改了数据但未提交,事务B此时读取到了这个未提交的数据,若事务A回滚,事务B读取的数据就是无效的“脏数据”。
  • 读已提交(Read Committed)
    • 不可重复读:在一个事务内多次读取同一数据,由于其他事务对该数据进行了修改并提交,导致多次读取结果不一致。例如,事务A先读取了数据,事务B修改并提交了该数据,事务A再次读取时得到了不同的结果。
  • 可重复读(Repeatable Read)
    • 幻读:当一个事务按相同条件多次查询,在两次查询之间,其他事务插入了满足查询条件的新数据,导致前后查询结果集不一致。例如,事务A查询满足某条件的记录数,事务B插入了满足该条件的新记录,事务A再次查询时记录数发生了变化。
  • 串行化(Serializable)
    • 无并发问题:所有事务串行执行,不存在脏读、不可重复读、幻读等并发问题。

2. MySQL通过锁机制和MVCC实现各隔离级别

  • 读未提交(Read Uncommitted)
    • 锁机制:基本不使用锁来控制并发读取,事务在读取数据时不需要获取锁,写数据时获取排它锁(X锁)。这种方式使得读取操作不会阻塞写操作,写操作也不会阻塞读取操作,但容易导致脏读。
    • MVCC:此隔离级别下MVCC几乎不起作用,因为它允许直接读取未提交的数据,不依赖版本链来获取一致性视图。
  • 读已提交(Read Committed)
    • 锁机制:读取数据时,事务获取共享锁(S锁),读完后立即释放。写数据时获取排它锁(X锁),直到事务结束才释放。这种锁机制避免了脏读,但由于共享锁释放过早,可能导致不可重复读。
    • MVCC:事务在读取数据时,根据当前事务ID和数据的版本信息,从版本链中获取最新已提交版本的数据。每次读取都会生成一个新的一致性视图,所以会看到其他已提交事务对数据的修改,从而避免脏读,但可能出现不可重复读。
  • 可重复读(Repeatable Read)
    • 锁机制:读取数据时获取共享锁(S锁),并且在事务结束前不释放。对于查询条件涉及的范围数据,会使用间隙锁(Next-Key Lock)来防止其他事务在间隙中插入数据,从而避免幻读。写数据时获取排它锁(X锁),直到事务结束才释放。
    • MVCC:事务在开始时生成一个一致性视图,整个事务期间都使用这个视图。在这个视图下,事务读取的数据版本是事务开始时的版本,不受其他事务提交的影响,因此能避免不可重复读和幻读。通过版本链和一致性视图的配合,实现了可重复读的隔离级别。
  • 串行化(Serializable)
    • 锁机制:对所有读取和写入操作都加锁,读取数据时加共享锁(S锁),写数据时加排它锁(X锁),并且所有锁都要等到事务结束才释放。同时,在读取数据时,会对范围数据使用范围锁,防止其他事务在范围内插入、修改或删除数据,从而保证事务串行执行。
    • MVCC:在此隔离级别下,MVCC基本不发挥作用,因为事务是串行执行的,通过锁机制已经保证了数据的一致性,不需要MVCC提供的多版本数据来实现并发控制。