MySQL中隔离级别的4种小结

在数据库管理系统中，事务隔离级别（transaction isolation levels）决定了事务之间如何相互隔离，以防止数据不一致和其他并发问题。mysql 提供了四种标准的事务隔离级别，每种级别在并发性能和数据一致性之间有不同的权衡。本文将详细介绍这四种隔离级别，包括它们的定义、特点、优缺点以及适用场景。

1. 事务隔离级别的概念

事务隔离级别定义了事务在执行过程中如何与其他事务隔离，以确保数据的完整性和一致性。不同的隔离级别通过不同的锁机制和并发控制策略来实现，从而在并发性能和数据一致性之间取得平衡。

2. mysql 的四种事务隔离级别

mysql 支持 ansi sql 标准定义的四种事务隔离级别，按照隔离程度从低到高依次为：

• read uncommitted（读未提交）
• read committed（读已提交）
• repeatable read（可重复读）
• serializable（串行化）

脏读就是一个事务读取到了另一个事务还没有提交的数据

不可重复度就是一个事务两次相同的sql,查询结果返回的结果却不一样,由于另外一个事务修改并提交导致的

幻读就是插入的时候提示已经有了,但是查询的时候是空的

2.1 read uncommitted（读未提交）

定义

在此隔离级别下，事务可以读取其他事务尚未提交的修改（脏读）。这意味着一个事务可以看到另一个事务尚未提交的中间状态数据。

特点

• 允许脏读：事务可以读取其他事务未提交的修改。
• 并发性能高：由于锁的粒度较小，减少了锁竞争，提高了并发性能。
• 数据一致性差：容易出现脏读、不可重复读和幻读问题。

优点

• 高并发：适用于对并发性能要求极高，且可以容忍一定程度数据不一致的场景。

缺点

• 数据不一致：可能导致脏读，影响数据的准确性和一致性。
• 不适合大多数应用：由于数据不一致的风险，通常不推荐在生产环境中使用。

适用场景

• 数据准确性要求不高，且对并发性能有极高要求的场景（如某些实时数据分析）。

示例

假设有两个事务 t1 和 t2：

• t1 修改了一行数据但尚未提交。
• t2 在 t1 提交前读取了该行数据，看到了 t1 的未提交修改（脏读）。

2.2 read committed（读已提交）

定义

在此隔离级别下，事务只能读取已经提交的其他事务所做的修改。每个查询只会看到在该查询开始之前已经提交的数据。

特点

• 防止脏读：事务不会读取其他事务未提交的修改。
• 允许不可重复读：同一个事务在不同时间执行相同的查询可能会看到不同的结果，因为其他事务可能已经提交了修改。
• 并发性能较高：相比 serializable，减少了锁的持有时间，提高了并发性能。

优点

• 避免脏读：确保事务不会读取到未提交的脏数据。
• 适中的并发性能：适用于大多数需要一定数据一致性的应用场景。

缺点

• 可能出现不可重复读：同一事务多次读取同一数据可能得到不同结果。
• 仍可能出现幻读：在某些情况下，事务可能会看到其他事务插入的新行。

适用场景

• 大多数在线事务处理（oltp）系统，需要保证数据的基本一致性，同时要求较高的并发性能。

示例

• t1 读取一行数据。
• t2 修改并提交该行数据。
• t1 再次读取同一行数据，看到 t2 的修改（不可重复读）。

2.3 repeatable read（可重复读）

定义

在此隔离级别下，事务在执行期间多次读取同一数据时，会看到一致的结果，即使其他事务已经修改了这些数据。mysql 的 innodb 存储引擎通过多版本并发控制（mvcc）实现这一点。

特点

• 防止脏读和不可重复读：事务在整个执行过程中看到的数据是一致的。
• 防止幻读（部分）：在 mysql 的 innodb 中，通过间隙锁（gap locks）防止幻读，但在某些情况下仍可能出现幻读。
• 并发性能适中：相比 read committed，进一步减少了不可重复读的问题，但锁的粒度较大，可能影响并发性能。

优点

• 高度一致性：确保事务多次读取同一数据时的一致性。
• 防止大多数并发问题：避免了脏读、不可重复读和大部分幻读问题。

缺点

• 可能出现幻读：在某些复杂查询条件下，仍可能出现幻读。
• 锁的粒度较大：可能影响并发性能，尤其是在高并发环境下。

适用场景

• 需要高度数据一致性的应用，如金融系统、订单处理系统等。

示例

• t1 开始一个事务并读取某范围内的行。
• t2 在该范围内插入新行并提交。
• t1 再次读取同一范围的行，不会看到 t2 插入的新行（防止幻读，但在某些条件下仍可能看到）。

2.4 serializable（串行化）

定义

这是最高的隔离级别，要求事务必须顺序执行，以避免并发问题。在此级别下，事务会对读取的数据加锁，防止其他事务对其进行修改或插入。

特点

• 完全防止并发问题：防止脏读、不可重复读和幻读。
• 事务串行执行：实际上将并发事务转换为串行执行，确保数据的一致性。
• 并发性能低：由于事务需要等待彼此完成，严重限制了并发性能。

优点

• 最高的数据一致性：确保在任何情况下都不会出现并发问题。
• 简单实现：不需要复杂的并发控制机制。

缺点

• 极低的并发性能：事务需要串行执行，极大地影响了系统的吞吐量和响应时间。
• 容易造成锁争用和死锁：高并发环境下容易导致锁等待和死锁。

适用场景

• 对数据一致性要求极高的场景，且可以接受较低的并发性能，如银行交易系统。

示例

• t1 开始一个事务并读取某范围内的行。
• t2 尝试在该范围内插入新行，但由于 t1 的锁，t2 必须等待 t1 完成。
• t1 完成后，t2 才能插入新行，确保数据的一致性。

3. mysql 中的隔离级别设置

在 mysql 中，可以通过以下方式设置事务的隔离级别：

3.1 查看当前的隔离级别

show variables like 'transaction_isolation';

或者

select @@global.transaction_isolation, @@session.transaction_isolation;

3.2 设置全局隔离级别

设置全局隔离级别会影响所有新连接，当前已经存在的会话不会受到影响。

set global transaction isolation level serializable;

3.3 设置当前会话的隔离级别

设置当前会话的隔离级别，只影响当前会话及之后新建的子会话。

set session transaction isolation level read committed;

3.4 设置下一个事务的隔离级别

仅对下一个事务生效，事务结束后恢复到之前的隔离级别。

set transaction isolation level read uncommitted;
start transaction;
-- 事务内容
commit;

4. 不同隔离级别的并发问题对比

5. 实际案例分析

案例 1：读未提交导致脏读

场景：电商系统中，订单支付和库存扣减。

• t1（事务1）：开始支付订单，减少库存，但尚未提交。
• t2（事务2）：查询订单状态和库存，看到 t1 的未提交修改（库存减少）。
• t1：回滚事务，库存恢复，但 t2 已经基于脏数据进行了后续操作。

结果：库存数据不一致，可能导致超卖。

案例 2：读已提交避免脏读，但可能出现不可重复读

场景：银行转账系统，账户余额查询和更新。

• t1：查询账户 a 的余额。
• t2：向账户 a 转账，更新余额并提交。
• t1：再次查询账户 a 的余额，看到 t2 的修改（不可重复读）。

结果：虽然避免了脏读，但同一事务内多次读取同一数据得到不同结果，可能导致逻辑错误。

案例 3：可重复读保证一致性

场景：在线订票系统，查询和预订座位。

• t1：查询某趟列车的剩余座位，显示有空位。
• t2：在同一列车上预订一个座位并提交。
• t1：再次查询剩余座位，仍然显示之前的结果（不变），因为使用了可重复读。

结果：确保了 t1 在事务内看到的一致性，避免了不可重复读和幻读。

案例 4：串行化确保最高一致性

场景：股票交易系统，订单匹配和执行。

• t1：查询某股票的买卖盘，找到匹配的买单。
• t2：在同一时间尝试修改同一股票的买卖盘，但由于 t1 的锁，t2 必须等待。
• t1：完成订单匹配和执行后，t2 才能继续操作。

结果：确保了数据的高度一致性，避免了所有并发问题，但牺牲了并发性能。

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