作者：公衆号非科班的科班

前言

迎面走來了一個風塵仆仆的身穿格子衫的男子，手裡拿着一個MacBook Pro，看着那稀少的發量，和那從容淡定的眼神。

我心裡一顫，我去，這是架構師，架構師來面我技術面，我心裡頓時不淡定了，表面很穩實則心裡慌的一批。

果然，他手裡拿着我的簡曆，快速的掃了一下，然後用眼角餘光看了一下我，上來就開問。

Mysql事務簡介

「面試官：」 看你簡曆上說精通Mysql優化方法，你先來說說你對Mysql的事務的了解吧。

我心裡喜了一下，這個簡單啊，哥我可是北大(背大)的，在來面試之前，早就有準備的，二話不說，上去就是背。

「我：」 好的，數據庫的事務是指一組sql語句組成的數據庫邏輯處理單元，在這組的sql操作中，要麼全部執行成功，要麼全部執行失敗。

「我：」 這裡的一組sql操作，舉個簡單又經典的例子就是轉賬了，事務A中要進行轉賬，那麼轉出的賬号要扣錢，轉入的賬号要加錢，這兩個操作都必須同時執行成功，為了确保數據的一緻性。

「面試官：」 剛才你提到了數據一緻性，你知道事務的特性嗎？說說你的理解。

ACID簡介

「我：」 在Mysql中事務的四大特性主要包含：「原子性（Atomicity）」、「一緻性（Consistent）」、「隔離性（Isalotion）」、「持久性(Durable)」，簡稱為ACID。

「我：」 原子性是指事務的原子性操作，對數據的修改要麼全部執行成功，要麼全部失敗，實現事務的原子性，是基于日志的Redo/Undo機制。

「我：」 一緻性是指執行事務前後的狀态要一緻，可以理解為數據一緻性。隔離性側重指事務之間相互隔離，不受影響，這個與事務設置的隔離級别有密切的關系。

「我：」 持久性則是指在一個事務提交後，這個事務的狀态會被持久化到數據庫中，也就是事務提交，對數據的新增、更新将會持久化到書庫中。

「我：」 在我的理解中，原子性、隔離性、持久性都是為了保障一緻性而存在的，一緻性也是最終的目的。

心裡暗自歡喜，背完了，平時背的多，面試就會說，幸好難不倒我。

ACID原理

「面試官：」 剛才你說原子性是基于日志的Redo/Undo機制，你能說一說Redo/Undo機制嗎？

啊哈？我都說了什麼，不小心給自己埋了一顆大雷。不慌，哥腦子裡還有貨，假裝若有所思的停了幾十秒，接着背。

「我：」 Redo/Undo機制比較簡單，它們将所有對數據的更新操作都寫到日志中。

「我：」 Redo log用來記錄某數據塊被修改後的值，可以用來恢複未寫入 data file 的已成功事務更新的數據；Undo log是用來記錄數據更新前的值，保證數據更新失敗能夠回滾。

「我：」 假如數據庫在執行的過程中，不小心崩了，可以通過該日志的方式，回滾之前已經執行成功的操作，實現事務的一緻性。

「面試官：」 可以舉一個場景，說一下具體的實現流程嗎？

「我：」 可以的，假如某個時刻數據庫崩潰，在崩潰之前有事務A和事務B在執行，事務A已經提交，而事務B還未提交。當數據庫重啟進行 crash-recovery 時，就會通過Redo log将已經提交事務的更改寫到數據文件，而還沒有提交的就通過Undo log進行roll back。

事務隔離級别

「面試官：」 之前你還提到事務的隔離級别，你能說一說嗎？

「我：」 可以的，在Mysql中事務的隔離級别分為四大等級，「讀未提交（READ UNcommitTED）、讀提交 （READ COMMITTED）、可重複讀 （REPEATABLE READ）、串行化 （SERIALIZABLE）」。

「我：」 讀未提交會讀到另一個事務的未提交的數據，産生髒讀問題，讀提交則解決了髒讀的，出現了不可重複讀，即在一個事務任意時刻讀到的數據可能不一樣，可能會受到其它事務對數據修改提交後的影響，一般是對于update的操作。

「我：」 可重複讀解決了之前不可重複讀和髒讀的問題，但是又帶來了幻讀的問題，幻讀一般是針對inser操作。

「我：」 例如：第一個事務查詢一個User表id=100發現不存在該數據行，這時第二個事務又進來了，新增了一條id=100的數據行并且提交了事務。

「我：」 這時第一個事務新增一條id=100的數據行會報主鍵沖突，第一個事務再select一下，發現id=100數據行已經存在，這就是幻讀。

「面試官：」 小夥子你能演示一下嗎？我不太會你能教教我嗎？我電腦在這裡，你演示我看一看。

男人的嘴騙人的鬼，我信你個鬼，你這糟老頭子壞得很，出來裝X總是要還的，隻能默默含淚把它敲完。

「我：」 首先創建一個User表，最為一個測試表，測試表裡面有三個字段，并插入兩條測試數據。

CREATE TABLE User ( id INT(11) NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, name VARCHAR(20), age INT DEFAULT 0 ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=gb2312; 複制代碼INSERT INTO user複制代碼 VALUES (1, 'zhangsan', 23); INSERT INTO user複制代碼 VALUES (2, 'lisi', 20);

「我：」 在Mysql中可以先查詢一下他的默認隔離級别，可以看出Mysql的默認隔離級别是REPEATABLE-READ。

「我：」 先來演示一下讀未提交，先把默認的隔離級别修改為READ UNCOMMITTED。

「我：」 他設置隔離級别的語句中set global transaction isolation level read uncommitted，這裡的global也可以換成session，global表示全局的，而session表示當前會話，也就是當前窗口有效。

「我：」 當設置完隔離級别後對于之前打開的會話，是無效的，要重新打開一個窗口設置隔離級别才生效。

「我：」 然後是開啟事務，Mysql中開啟事務有兩種方式begin/start transaction，最後提交事務執行commit，或者回滾事務rollback。

「我：」 在執行begin/start transaction命令，它們并不是一個事務的起點，在執行完它們後的第一個sql語句，才表示事務真正的啟動 。

「我：」 這裡直接打開兩個新的窗口，同時開啟事務，再第一個窗口先update一個id=1的數據行name改為'非科班的科班'，執行成功。

「我：」 然後再第二個窗口執行兩次的查詢，分别是窗口一update之前的查詢和update之後的查詢。

「我：」 第一個session産生的未提交的事務的狀态就會直接影響到第二sesison，也就是髒讀。

「我：」 對于讀提交也是一樣的，開啟事務後，第一個事務先執行查詢數據，然後第二個session執行update操作，但是還沒有commit，這是第一個session再次select，數據并沒有改變，在第二個session執行commit之後，第一個session再次select就是改變後的數據了。

「我：」 這樣第一個事務的查詢結果就會受到第二事務的影響，這個也就是産生不可重複讀的問題。

「面試官：」 小夥子你能畫一下他執行的過程圖嗎？你講的我有點亂，我還沒有徹底明白。

我心裡一萬隻什麼馬在飛過，欲哭無淚，這面試官真難伺候，說時遲那時快，從左屁股兜抽出筆，從右屁股兜拿出紙，開始畫。

「我：」 這個是讀提交的時間軸圖，讀未提交的時間軸圖，原理也一樣的，第二個select的時候數據就已經改變了。

這是面試官拿過我的圖看了一點，微微的點了點頭，嘴角露出思思的笑意，我想你這糟老頭子應該不會再刁難我了吧。

「面試官：」 嗯，你接着演示你的可重複讀吧。

「我：」 嗯，好的，然後就是可重複讀，和之前一樣的操作。

「我：」 将兩個session開啟為REPEATABLE READ，同時開啟事務，在第一個事務中先select，然後在第二個事務裡面update數據行，可以發現即使第二個事務已經commit，第一個事務再次select數據也還是沒有改變，這就解決了不可重複讀的問題。

「我：」 這裡有個不同的地方就是在Mysql中，默認的不可重複讀個隔離級别也解決了幻讀的問題。

「我：」 從上面的演示中可以看出第一個事務中先select一個id=3的數據行，這條數據行是不存在的，返回Empty set，然後第二個事務中insert一條id=3的數據行并且commit，第一個事務中再次select的，數據也好是沒有id=3的數據行。

「我：」 最後的串行化，樣式步驟也是一樣的，結果也和Mysql中默認的個可重複讀隔離級别的結果一樣，串行化的執行流程相當于把事務的執行過程變為順序執行，我這邊就不再做演示了。

「我：」 這四大等級從上到下，隔離的效果是逐漸增強，但是性能卻是越來越差。

Mysql的鎖機制

「面試官：」 哦？性能越來越差？為什麼會性能越來越差？你能說一說原因嗎？

哎呀，我這嘴，少說一句會死啊，這下好了，這個得說底層實現原理了，從原來得假裝若有所思，變成了真正得若有所思。

「我：」 這個得從Mysq的鎖說起，在Mysql中的鎖可以分為分「享鎖/讀鎖（Shared Locks）」、「排他鎖/寫鎖（Exclusive Locks）」 、「間隙鎖」、「行鎖（Record Locks）」、「表鎖」。

「我：」 在四個隔離級别中加鎖肯定是要消耗性能的，而讀未提交是沒有加任何鎖的，所以對于它來說也就是沒有隔離的效果，所以它的性能也是最好的。

「我：」 對于串行化加的是一把大鎖，讀的時候加共享鎖，不能寫，寫的時候，加的是排它鎖，阻塞其它事務的寫入和讀取，若是其它的事務長時間不能寫入就會直接報超時，所以它的性能也是最差的，對于它來就沒有什麼并發性可言。

「我：」 對于讀提交和可重複讀，他們倆的實現是兼顧解決數據問題，然後又要有一定的并發性，所以在實現上鎖機制會比串行化優化很多，提高并發性，所以性能也會比較好。

「我：」 他們倆的底層實現采用的是MVCC（多版本并發控制）方式進行實現。

「面試官：」 你能先說一下先這幾個鎖的概念嗎？我不是很懂，說說你的理解。

「我：」 哦，好的，共享鎖是針對同一份數據，多個讀操作可以同時進行，簡單來說即讀加鎖，不能寫并且可并行讀；排他鎖針對寫操作，假如當前寫操作沒有完成，那麼它會阻斷其它的寫鎖和讀鎖，即寫加鎖，其它讀寫都阻塞 。

「我：」 而行鎖和表鎖，是從鎖的粒度上進行劃分的，行鎖鎖定當前數據行，鎖的粒度小，加鎖慢，發生鎖沖突的概率小，并發度高，行鎖也是MyISAM和InnoDB的區别之一，InnoDB支持行鎖并且支持事務 。

「我：」 而表鎖則鎖的粒度大，加鎖快，開銷小，但是鎖沖突的概率大，并發度低。

「我：」 間隙鎖則分為兩種：Gap Locks和Next-Key Locks。Gap Locks會鎖住兩個索引之間的區間，比如select * from User where id>3 and id<5 for update，就會在區間（3，5）之間加上Gap Locks。

「我：」 Next-Key Locks是Gap Locks Record Locks形成閉區間鎖select * from User where id>=3 and id=<5 for update，就會在區間[3,5]之間加上Next-Key Locks。

「面試官：」 那Mysql中什麼時候會加鎖呢？

「我：」 在數據庫的增、删、改、查中，隻有增、删、改才會加上排它鎖，而隻是查詢并不會加鎖，隻能通過在select語句後顯式加lock in share mode或者for update來加共享鎖或者排它鎖。

事務底層實現原理

「面試官：」 你在上面提到MVCC（多版本并發控制），你能說一說原理嗎？

「我：」 在實現MVCC時用到了一緻性視圖，用于支持讀提交和可重複讀的實現。

「我：」 在實現可重複讀的隔離級别，隻需要在事務開始的時候創建一緻性視圖，也叫做快照，之後的查詢裡都共用這個一緻性視圖，後續的事務對數據的更改是對當前事務是不可見的，這樣就實現了可重複讀。

「我：」 而讀提交，每一個語句執行前都會重新計算出一個新的視圖，這個也是可重複讀和讀提交在MVCC實現層面上的區别。

「面試官：」 那你知道快照（視圖）在MVCC底層是怎麼工作的嗎？

「我：」 在InnoDB 中每一個事務都有一個自己的事務id，并且是唯一的，遞增的 。

「我：」 對于Mysql中的每一個數據行都有可能存在多個版本，在每次事務更新數據的時候，都會生成一個新的數據版本，并且把自己的數據id賦值給當前版本的row trx_id。

「面試官：」 小夥子你可以畫個圖我看看嗎？我不是很明白。

我有什麼辦法呢？完全沒辦法，隻能又從屁股兜裡拿出筆和紙，迅速的畫了起來，相當這次面試要是不過血虧啊，浪費了我兩張紙和筆水，多貴啊，隻能豁出去了。

「我：」 如圖中所示，假如三個事務更新了同一行數據，那麼就會有對應的三個數據版本。

「我：」 實際上版本1、版本2并非實際物理存在的，而圖中的U1和U2實際就是undo log，這v1和v2版本是根據當前v3和undo log計算出來的。

「面試官：」 那對于一個快照來說，你知道它要遵循什麼規則嗎？

「我：」 嗯，對于一個事務視圖來說除了對自己更新的總是可見，另外還有三種情況：版本未提交的，都是不可見的；版本已經提交，但是是在創建視圖之後提交的也是不可見的；版本已經提交，若是在創建視圖之前提交的是可見的。

「面試官：」 假如兩個事務執行寫操作，又怎麼保證并發呢？

「我：」 假如事務1和事務2都要執行update操作，事務1先update數據行的時候，先回獲取行鎖，鎖定數據，當事務2要進行update操作的時候，也會去獲取該數據行的行鎖，但是已經被事務1占有，事務2隻能wait。

「我：」 若是事務1長時間沒有釋放鎖，事務2就會出現超時異常 。

「面試官：」 這個是在update的where後的條件是在有索引的情況下吧？

「我：」 嗯，是的 。

「面試官：」 那沒有索引的條件下呢？沒辦法快速定位到數據行呢？

「我：」 若是沒有索引的條件下，就獲取所有行，都加上行鎖，然後Mysql會再次過濾符合條件的的行并釋放鎖，隻有符合條件的行才會繼續持有鎖。

「我：」 這樣的性能消耗也會比較大。

「面試官：」 嗯嗯

此時面試官看看手表一個多鐘已經過去了，也已經到了飯點時刻，我想他應該是肚子餓了，不會繼續追問吧，兩人持續僵了三十秒，他終于開口了。

「面試官：」 小夥子，現在時間也已經到了飯點了，今天的面試就到此結束吧，你回去等通知吧。

「我：」 。。。。。。。。。。

來源：掘金 鍊接：https://juejin.im/post/5ede6436518825430c3acaf4