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臟讀、幻讀、不可重復(fù)讀、當(dāng)前讀、快照讀，這些名詞經(jīng)常搞的讓人頭暈。因為一般人大腦的主線就是單線程的，并不能一次性處理多個事務(wù)。

要想記憶深刻，我們得借助幾個實例。讀完本文，你一定會豁然開朗，忍不住三連走起。

但在這之前，我們需要看一下當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫隔離級別，到底是什么。比如MySQL。

select @@tx_isolation; 

MySQL就包含4種隔離級別，隔離的當(dāng)然是數(shù)據(jù)。要修改隔離級別的話，可以使用下面的SQL語句。

set session transaction isolation level read uncommitted; 
set session transaction isolation level read committed; 
set session transaction isolation level repeatable read; 
set session transaction isolation level serializable; 

ok，我們創(chuàng)建一張小小的測試表，來看一下并發(fā)環(huán)境下的魔幻效果。

CREATE TABLE `xjjdog_tx` ( 
 `id` INT(11) NOT NULL, 
 `name` VARCHAR(50) NOT NULL COLLATE 'utf8_general_ci', 
 `money` BIGINT(20) NOT NULL DEFAULT '0', 
 PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE 
) 
COLLATE='utf8_general_ci' 
ENGINE=InnoDB 
; 
INSERT INTO `xjjdog_tx` (`id`, `name`, `money`) VALUES (2, 'xjjdog1', 100); 
INSERT INTO `xjjdog_tx` (`id`, `name`, `money`) VALUES (1, 'xjjdog0', 100); 

1. 臟讀

臟讀，意思就是讀出了臟數(shù)據(jù)。啥叫臟數(shù)據(jù)?就是另外一個事務(wù)還沒有提交的數(shù)據(jù)。在read uncommitted隔離級別下，就會出現(xiàn)臟讀。比如下面這個時序

事務(wù) A：set session transaction isolation level read uncommitted; 
事務(wù) B：set session transaction isolation level read uncommitted; 
事務(wù) A：START TRANSACTION ; 
事務(wù) B：START TRANSACTION ; 
事務(wù) A：UPDATE xjjdog_tx SET money=money+100 WHERE NAME='xjjdog0'; 
事務(wù) B：UPDATE xjjdog_tx SET money=money+100 WHERE NAME='xjjdog0'; 
事務(wù) A：ROLLBACK ; 
事務(wù) B：COMMIT ; 
事務(wù) B：SELECT * FROM xjjdog_tx ; 

在這個場景下，money的原始值為100，分別在兩個session中進(jìn)行了加100的操作，然后回滾了其中的一個session事務(wù)。結(jié)果，經(jīng)過查詢，發(fā)現(xiàn)money的值保持100不變。也就是其中一次加100的操作被覆蓋掉了。

所以臟讀發(fā)生有幾個條件。

• 高并發(fā)場景，在一個事務(wù)A開始之后還沒結(jié)束之前，有另外一個事務(wù)參與了事務(wù)A所涉及的數(shù)據(jù)行讀寫
• 事務(wù)隔離級別處于最低的讀未提交
• 在你使用到這些數(shù)據(jù)之后，事務(wù)A回滾，造成你之前拿到的數(shù)據(jù)已經(jīng)不再存在

解決方式，只需要設(shè)置成隔離級別比read uncommitted高即可。

2. 不可重復(fù)讀

把隔離級別設(shè)置成read committed即可避免臟讀，這其實非常好理解。臟讀產(chǎn)生的根本原因就是在事務(wù)的執(zhí)行期間有別的操作亂入，這個隔離級別要求事務(wù)A提交之后，修改后的值，才能被事務(wù)B讀到，所以臟讀是不可能會發(fā)生的，從根本上杜絕了。

但read commited會發(fā)生不可重復(fù)讀的情況。

顧名思義，就是在一個事務(wù)周期內(nèi)，對于一個值的讀取，產(chǎn)生了兩個結(jié)果。

不可重復(fù)讀，證明了世界并不是總圍繞著你轉(zhuǎn)的。在你的事務(wù)執(zhí)行期間，會有無數(shù)的其他事務(wù)執(zhí)行，如果你的事務(wù)持續(xù)時間超過了這些事務(wù)，那么你就可能讀到兩個或者更多的值。

讓我來給你講一個故事。

從前，有一顆桃樹，長了12棵桃子。有一只猴子，叫做xjjdog，它想吃上面的桃子，但桃子還不熟。

第二天去看的時候，它發(fā)現(xiàn)桃子少了一個，變成了11個，經(jīng)過仔細(xì)打聽，原來是被猴子A搶先吃掉一個。

第二天去看的時候，桃子又少了一個，變成了10個，原來是被饞嘴的猴子B吃掉一個。

如此這般，桃子一天天少了下去，只剩下最后的2個了，但桃子還是沒熟。

再不摘桃子就沒了，xjjdog摘下了最后的2個桃子，正打算大快朵頤，結(jié)果跳出一只猴子X，說我盯著這些桃子已經(jīng)1年了...

在這故事中，猴子A、B的事務(wù)持續(xù)周期是1天;xjjdog的事務(wù)持續(xù)周期是直到桃子成熟;猴子X的持續(xù)周期更長，可能是一年。它們每天看到的桃子，并不總是12個。今天的桃子，可能被其他的猴子(事務(wù))給吃掉了，造成了觀測的結(jié)果是不一樣的，這就是不可重復(fù)讀的概念。

有時候，即使讀到的值是一樣的，也不能證明沒問題。比如有財務(wù)挪用了2億去炒股，然后在月底把2億還了回來，雖然最終的金額都是一致的，但由于你的對賬周期長，就發(fā)現(xiàn)不了這種差異。

如何解決不可重復(fù)讀呢?先要看一下不可重復(fù)讀是不是問題。

有的系統(tǒng)，要求的就是這樣的邏輯，每次在事務(wù)中讀取到不一樣的值，它是可以忍受的。但如果你想要在桃子成熟之前，桃子的數(shù)量都在你的掌控之中，那不可重復(fù)讀就是一種問題。

一種非常好的方式，就是xjjdog一直站在桃樹地下。當(dāng)有別的猴子想要摘桃，就把它趕走。這種方式可行，但在數(shù)據(jù)庫中非常低效，這是serializable級別的做法。

MySQL有一個默認(rèn)的事務(wù)隔離級別，叫做repeatable read，使用了MVCC的方式(innodb)，要更輕量級一些。

3. 可重復(fù)讀

這就是MVCC(Multi-Version Concurrency Control)的功勞了，它有三個特點(diǎn)。

每行數(shù)據(jù)都存在一個版本，每次數(shù)據(jù)更新時都更新該版本

修改時，拷貝一份，當(dāng)前版本隨意修改，事務(wù)之間無干擾

保存時比較版本號，如果成功commit覆蓋原記錄，失敗則rollback

MVCC在InnoDB中的實現(xiàn)主要是為了提高數(shù)據(jù)庫并發(fā)性能，用更好的方式去處理讀-寫沖突，做到即使有讀寫沖突時，也能做到不加鎖，非阻塞并發(fā)讀。它的實現(xiàn)關(guān)鍵也有三項技術(shù)：

1. 3個隱式字段：DB_TRX_ID，最近修改它的事務(wù)ID;DB_ROLL_PTR，回滾指針，指向上一個版本;DB_ROW_ID，隱藏主鍵
2. undo日志：的對同一記錄的修改，會生成針對此記錄的版本變更鏈表
3. read view：快照讀操作的時候，產(chǎn)生的讀視圖。除了使用上面的額外信息，它也會維護(hù)一個活躍的事務(wù)ID集合

一切的關(guān)鍵，就在于快照這兩個字上面。

比如事務(wù)A對某個記錄進(jìn)行了快照讀，那么在快照讀的這一刻，就生成了一個Read View。在這一刻，事務(wù)B和C，還沒有commit，事務(wù)D和E，在建立ReadView那一刻之前，commit完成，那么這個Read View，就不能夠讀到B和C的修改。

但可惜的是，可重復(fù)讀，只能解決快照讀的不可重復(fù)讀，快照讀的時機(jī)，也會影響讀取的準(zhǔn)確程度。請看下面兩種情況。

下面這種情況讀到的是500。

下面這種情況讀到的是400。

(表格來自[SnailMann]的博客)。

4. 幻讀

幻讀，這個詞本身就非常的迷幻。在RU、RC、RR級別下，都會出現(xiàn)幻讀。

拿一個最簡單的例子來說。讓你select一條記錄是否存在然后打算進(jìn)行后續(xù)插入時，如果這條記錄不存在，然后你執(zhí)行了插入操作，但在實際執(zhí)行插入操作的時候，結(jié)果卻報錯了，這條記錄已經(jīng)存在了，這就是幻讀。

首先，確認(rèn)目前時可重復(fù)讀級別。如果不是，則修改之。

SELECT @@tx_isolation 
# set session transaction isolation level repeatable read 

讓我們來看一下這個靈異過程。

有5個步驟，我都給你標(biāo)好了。下面一一介紹。

1. 事務(wù)A使用begin開啟一個事務(wù)，然后查詢id為3的記錄，此時不存在。但由于快照讀開啟了一個針對于id為3的記錄的read view，所以在這個事務(wù)自始至終都不能夠讀到為3的記錄。很好，這就是我們不可重復(fù)讀所需要的
2. 接下來，事務(wù)B插入了一條id為3的記錄，并提交成功
3. 事務(wù)A此時也想插入這條記錄，于是執(zhí)行了相同的插入操作，結(jié)果數(shù)據(jù)庫報錯，顯示這條記錄已經(jīng)存在
4. 事務(wù)A此時一臉懵逼，想看一下這條記錄到底是啥，但當(dāng)它再次執(zhí)行select語句的時候，卻查不到這條記錄
5. 但在其他事務(wù)中，是可以看到這條記錄的，因為它已經(jīng)正確提交

這就是幻讀。

5. 如何解決幻讀

幻讀有錯么?多數(shù)情況下沒錯，就是報錯怪異了些。要防止幻讀，需要開啟FOR UPDATE這樣高強(qiáng)度的鎖定，實際情況是非常少用。

為什么上面的操作，insert能報錯，但select卻無法查到數(shù)據(jù)呢?這就不得不提一下數(shù)據(jù)庫讀的兩種模式：

快照讀：普通的select操作，是從read view中讀取數(shù)據(jù)，讀取的可能是歷史數(shù)據(jù)

當(dāng)前讀：insert、update、delete、select..for update這種操作，讀取的總是當(dāng)前的最新數(shù)據(jù)

對于當(dāng)前讀，你讀取的行，以及行的間隙都會被加鎖，直到事務(wù)提交時才會釋放，其他的事務(wù)無法進(jìn)行修改，所以也不會出現(xiàn)不可重復(fù)讀、幻讀的情形。所以insert能夠發(fā)現(xiàn)沖突，而普通select卻不可以。要想解決幻讀，就需要加X鎖。在上面這種情況，就可以在事務(wù)A中執(zhí)行：

SELECT * FROM xjjdog_tx WHERE id=3 FOR UPDATE 

當(dāng)這么做的時候，即使id為3的記錄不存在，它也會創(chuàng)建鎖(在背后可能根據(jù)記錄的存在與否加行X鎖或者next-key lock間隙x鎖)。

6. 總結(jié)

下面簡單總結(jié)一下。

臟讀，就是一個事務(wù)讀取到另一個事務(wù)還沒有提交的記錄。當(dāng)其他事務(wù)發(fā)生回滾的時候，就會出現(xiàn)問題。

不可重復(fù)讀，意思是在同一個事務(wù)里，讀多次可能會獲得不一致的結(jié)果。這是因為在事務(wù)執(zhí)行期間，有別的事務(wù)修改了這些記錄。

MySQL默認(rèn)是可重復(fù)讀，但會發(fā)生幻讀的情況。幻讀是由于快照讀和當(dāng)前讀的差別產(chǎn)生的。

要想解決幻讀，就需要加鎖(X鎖，Gap鎖等)，比如for update，全部改成當(dāng)前讀直到事務(wù)結(jié)束，自然沒有問題。

所謂的最高級別serializable，不過是全部搞成了當(dāng)前讀而已，在高并發(fā)的環(huán)境下效率，可想而知。所以幾乎沒有用的。

作者簡介：小姐姐味道 (xjjdog)，一個不允許程序員走彎路的公眾號。聚焦基礎(chǔ)架構(gòu)和Linux。十年架構(gòu)，日百億流量，與你探討高并發(fā)世界，給你不一樣的味道。我的個人微信xjjdog0，歡迎添加好友，進(jìn)一步交流。