面試被吊打系列 - 事務隔離級別
本文轉載自微信公眾號「JAVA日知錄」，作者單一色調。轉載本文請聯系JAVA日知錄公眾號。
小張：面試官，你好。我是來參加面試的。
面試官：你好，小張。我看了你的簡歷，精通MySQL數據庫。那你肯定知道事務吧，你能說說 事務有哪些特性 嗎?
小張：一個事務有4個特性，即ACID。
- 原子性(Atomicity)： 事務開始后的所有操作，要么全部成功要么全部失敗。
- 一致性(Consistency)： 事務開始前后數據庫的完整性約束沒有被破壞，比如：A向B轉錢，不可能出現A扣了錢，B沒收到錢。
- 隔離性(Isolation)：多個事務并發訪問時，事務之間是隔離的。
- 持久性(Durability)：事務完成后，事務對數據庫的操作被保存在了數據庫，不能回滾。
面試官：嗯，答的很對。那你說說事務有哪幾種隔離級別呢?
小張：事務隔離級別從高到低有四種隔離級別，分別是：串行化(SERIALIZABLE) 、可重復讀(REPEATABLE READ)、讀提交(READ COMMITTED)、讀未提交(READ UNCOMMITTED)。
面試官：嗯嗯，那你能說說這四種隔離級別分別會造成什么問題嗎?
(小張竊喜，我就知道你要這么問，還好我平時關注了 ‘ JAVA日知錄 ’ 的公眾號)
小張：好的，面試官。
如果數據庫采用 讀未提交(READ UNCOMMITTED)這種隔離級別，會造成 臟讀。事務還沒提交別人就能看到，這樣就不能保證你讀取到的數據是最終的數據，萬一別人把事務回滾了，那就出現了臟數據問題。
讀提交(READ COMMITTED)是指一個事務只能讀取到其他事務已經提交了的數據，這樣就不會出現臟讀的問題，但是它會帶來」不可重復讀 的問題。比如 A事務 將一個人的姓名從張三改成李四，B事務在A事務提交之前讀取到的是張三，但是在A事務提交之后就變成了李四。
可重復讀(REPEATABLE READ)：可重復讀是為了解決READ COMMITTED帶來的不可重復讀問題，指的是事務不會讀取到其他事務對已有數據的修改，即使數據已經提交了。也就是說事務開始讀取到的是什么，在事務提交之前的任意時刻，這些數據都一樣。雖然解決了不可重復讀問題，但是他又會帶來 幻讀 的問題。比如A事務將張三修改成李四，B事務再插入一個名叫李四的用戶，此時事務A再查找名叫李四的用戶會發現多了一條，出現了2個李四，這就是幻讀。
串行化(SERIALIZABLE)：解決了上面出現的所有問題，但是它效率最差，它將事務的執行變成順序執行了。
面試官：回答的不錯，那你知道 MySQL的默認隔離級別是什么嗎?
小張：Mysql默認的隔離級別是REPEATABLE READ，Oracle則采用的是READ COMMITTED。
面試官：但是我們使用MySQL的時候并沒有出現幻讀啊，怎么解決的?
小張擦了擦汗，開始有點緊張了：額，InnoDB主要是利用鎖來解決幻讀問題的。
面試官：對，是采用了鎖，那么具體怎么實現的呢?
小張：我...我突然有點事，我先回去了。
面試官：要了解InnoDB怎么解決幻讀得先知道InnoDB有哪幾種鎖。
- Record Lock：單個行記錄上的鎖
- Gap Lock：間隙鎖，鎖定一個范圍，而非記錄本身，遵循左開右閉原則
- Next-Key Lock：結合Gap Lock和Record Lock，鎖定一個范圍，并且鎖定記錄本身。主要解決的問題是REPEATABLE READ隔離級別下的幻讀。
注意，如果走唯一索引，那么Next-Key Lock會降級為Record Lock，即僅鎖住索引本身，而不是范圍。也就是說Next-Key Lock前置條件為事務隔離級別為RR且查詢的索引走的非唯一索引、主鍵索引。
下面我們通過具體的例子來模擬上面出現的幻讀問題：
- CREATE TABLE T (id int ,name varchar(50),f_id int,PRIMARY KEY (id), KEY(f_id)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8
- insert into T SELECT 1,'張三',10;
- insert into T SELECT 2,'李四',30;
InnoDB在數據庫中會為索引維護一套B+樹，用來快速定位行記錄。B+索引樹是有序的，所以會把這張表的索引分割成幾個區間。
事務A執行如下語句，需要將張三修改成李四。
- select * from t;
- update t set name = '李四' where f_id = 10;
這時SQL語句走非唯一索引，因此使用Next-Key Lock加鎖，不僅會給f_10=10的行加上行鎖，而且還會給這條記錄的兩邊添加上間隙鎖，即(-∞,10]、(10,30]這2個區間都加了間隙鎖。
此時如果B事務要執行如下語句，都會報錯[Err] 1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
- INSERT INTO T SELECT 3,'王五'，10; -- 滿足行鎖，執行阻塞
- INSERT INTO T SELECT 4,'趙六'，8; -- 滿足間隙鎖，執行阻塞
- INSERT INTO T SELECT 5,'孫七'，18; -- 滿足間隙鎖，執行阻塞
不僅插入 f_id = 10 的記錄需要等待事務A提交，f_id <10、10< f_id <30 的記錄也無法完成，而大于等于30的記錄則不受影響，這足以解決幻讀問題了。
剛剛講的是f_id 是索引列的情況，那么如果 f_id不是索引列會怎么樣呢?
這時候數據庫會為整個表加上間隙鎖。所以，如果是沒有索引的話，不管 f_id 是否大于等于30，都要等待事務A提交才可以成功插入。
面試官：好了，各位看官朋友們，事務的隔離級別這個面試點你們清楚了嗎?希望你們的面試不會被這個問題難倒喲~
小張：學到了學到了，我下次再來。(趕緊回去把簡歷上的精通數據庫給刪掉。)
