MySQL的MVCC是否解决幻读

MySQL事务隔离级别

✓ 读未提交（Read Uncommitted）：最低的隔离级别，会读取到其他事务还未提交的内容，存在脏读。

✓ 读已提交（Read Committed）：读取到的内容都是已经提交的，可以解决脏读，但是存在不可重复读。

✓ 可重复读（Repeatable Read）：在一个事务中多次读取时看到相同的内容，可以解决不可重复读，但是存在幻读。但是在 InnoDB 中不存在幻读问题，对于快照读，InnoDB 使用 MVCC 解决幻读，对于当前读，InnoDB 通过 gap locks 或 next-key locks 解决幻读。

✓ 串行化（Serializable）：最高的隔离级别，串行的执行事务，没有并发事务问题。

MySQL 默认的事务隔离级别是可重复读（REPEATABLE READ）

简单总结一下，MySQL 的 4 种事务隔离级别对应脏读、不可重复读和幻读的关系如下：

|------------------------|--------|-----------|--------|
| 事务隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
| 读未提交（READ UNCOMMITTED） | √ | √ | √ |
| 读已提交（READ COMMITTED） | × | √ | √ |
| 可重复读（REPEATABLE READ） | × | × | √ |
| 串行化（SERIALIZABLE） | × | × | × |

不可重复度和幻读的区别

不可重复读 主要是说多次读取一条记录, 发现该记录中某些列值被修改过。

幻读主要是说多次读取一个范围内的记录(包括直接查询所有记录结果或者做聚合统计), 发现结果不一致(标准档案一般指记录增多, 记录的减少应该也算是幻读)。(可以参考)

模拟幻读问题

环境准备

事务相关的命令

复制代码

# 查看 MySQL 版本`
`select version();`

`# 开启事务`
`start` `transaction;`

`# 提交事务`
`commit;`

`# 回滚事务`
`rollback;`
`

MySQL8查询事务隔离级别的命令

复制代码

select @@global.transaction_isolation,@@transaction_isolation;`
`

通过以下 SQL 可以设置当前客户端的事务隔离级别：

复制代码

set` `session` `transaction` `isolation` `level 事务隔离级别;`
`

事务隔离级别的值有 4 个：READ UNCOMMITTED、READ COMMITTED、REPEATABLE READ、SERIALIZABLE。

测试数据准备

创建测试数据库和表信息，执行 SQL 如下：

复制代码

-- 创建数据库`
`drop` `database` `if` `exists testdb;`
`create` `database testdb;`
`use testdb;`
`-- 创建表`
`create` `table userinfo(`
`  id int` `primary` `key` `auto_increment,`
`  name varchar(250)` `not` `null,`
`  balance decimal(10,2)` `not` `null` `default` `0`
`);`
`-- 插入测试数据`
`insert` `into userinfo(id,name,balance)` `values(1,'Java',100),(2,'MySQL',200);`
`

创建的表结构和数据如下：

复制代码

mysql>` `select` `*` `from userinfo;`
`+----+-------+---------+`
`| id | name  | balance |`
`+----+-------+---------+`
`|`  `1` `| Java  |` `100.00`  `|`
`|`  `2` `| MySQL |` `200.00`  `|`
`+----+-------+---------+`
`2` `rows` `in` `set` `(0.00 sec)`
`

幻读模拟

接下来会使用两个窗口（两个客户端）来演示事务在可重复读隔离级别下的幻读的问题。

幻读场景1

在一个事务中明明没有查到主键为 X 的数据，但主键为 X 的数据就是插入不进去，就像某种幻觉一样。幻读演示的执行流程如下：

|----------|------------------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------|------------------------------------------|
| 执行步骤 | 客户端1（窗口1） | 客户端2（窗口2） | 说明 |
| 第 1 步 | | set session transaction isolation level repeatable read; start transaction; select * from userinfo where id=3; | 设置事务隔离级别为可重复读；开启事务；查询用户编号为 3 的数据，查询结果为空。 |
| 第 2 步 | start transaction; insert into userinfo(id,name,balance) values(3,'Spring',100); commit; | | 开启事务；添加用户，用户编号为 3；提交事务。 |
| 第 3 步 | | insert into userinfo(id,name,balance) values(3,'Spring',100); | 窗口 2 添加用户编号为 3 的数据，执行失败。 |
| 第 4 步 | | select * from userinfo where id=3; | 查询用户编号为 3 的数据，查询结果为空。 |

在窗口2中查询id为3的记录为空

复制代码

mysql>` `set` `session` `transaction` `isolation` `level` `repeatable` `read;`
`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
`mysql>` `start` `transaction;`
`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
`mysql>` `select` `*` `from userinfo where id=3;`
`Empty set`
`

在窗口1中插入一条id为3的记录

复制代码

mysql>` `start` `transaction;`
`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
`mysql>` `insert` `into userinfo(id,name,balance)` `values(3,'Spring',100);`
`Query OK,` `1` `row affected (0.00 sec)`
`mysql>` `commit;`
`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
`

在窗口2中插入id为3的记录

复制代码

insert` `into userinfo(id,name,balance)` `values(3,'Spring',100);`
`

发现插入失败

复制代码

mysql>` `insert` `into userinfo(id,name,balance)` `values(3,'Spring',100);`
`1062` `-` `Duplicate entry '3'` `for` `key` `'userinfo.PRIMARY'`
`

继续在窗口2查询id为3的记录，发现查询不到

复制代码

mysql>` `select` `*` `from userinfo where id=3;`
`Empty set`
`

幻读场景2

在一个事务A中一开始查询不到id为X的记录，但在另一个事务B中插入id为X的记录并提交事务后，在事务A中再更新id为X的记录可以更新到，再次查询id为X的记录也可以查询到。

|----------|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|------------------------------------------|
| 执行步骤 | 客户端1（窗口1） | 客户端2（窗口2） | 说明 |
| 第 1 步 | set session transaction isolation level repeatable read; start transaction; select * from userinfo where id=4; | | 设置事务隔离级别为可重复读；开启事务；查询用户编号为 4 的数据，查询结果为空。 |
| 第 2 步 | | set session transaction isolation level repeatable read; start transaction; select * from userinfo where id=4; insert into userinfo(id,name,balance) values(4,'Redis',100); commit; | 开启事务；添加用户，用户编号为 4；提交事务。 |
| 第 3 步 | select * from userinfo where id=4; | | 查询用户编号为 3 的数据，查询结果为空。此时还未出现幻读问题 |
| 第 4 步 | update userinfo set name='kafka' where id = 4; | | 更新用户编号为4的记录，更新成功 |
| 第 5 步 | select * from userinfo where id=4; | | 查询到用户编号为4的记录，查询到数据，出现幻读问题 |

第一步，在窗口1中查询id为4的记录，查询结果为空

复制代码

mysql>` `set` `session` `transaction` `isolation` `level` `repeatable` `read;`

`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
 
`mysql>` `start` `transaction;`
`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
 
`mysql>` `select` `*` `from userinfo where id=4;`

`Empty set`
`

第二步，在窗口2中查询id为4的记录，查询结果为空。

插入一条id为4 的记录并提交事务

复制代码

mysql>` `set` `session` `transaction` `isolation` `level` `repeatable` `read;`

`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
 
`mysql>` `start` `transaction;`
`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
 
`mysql>` `select` `*` `from userinfo where id=4;`

`Empty set`
 
`mysql>` `insert` `into userinfo(id,name,balance)` `values(4,'Redis',100);`

`Query OK,` `1` `row affected (0.00 sec)`
`mysql>` `commit;`
`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
 
`mysql>` 
`

第三步，在窗口1中查询id为4 的记录，查询结果为空，此时还没有幻读问题

复制代码

mysql>` `select` `*` `from userinfo where id=4;`

`Empty set`
`

第四步，在窗口1中更新id为4 的记录，更新成功

复制代码

mysql>` `update userinfo set name='kafka'` `where id =` `4;`

`Query OK,` `1` `row affected (0.00 sec)`
`Rows` `matched: 1  Changed: 1`  `Warnings: 0`
`

第五步，在窗口1中查询id为4 的记录，查询到更新后的数据，出现幻读问题

复制代码

mysql>` `select` `*` `from userinfo where id=4;`

`+----+-------+---------+`
`| id | name  | balance |`
`+----+-------+---------+`
`|`  `4` `| kafka |` `100.00`  `|`
`+----+-------+---------+`
`1` `row` `in` `set` `(0.00 sec)`
`

幻读场景3

在事务A中查询id为X的记录查询不到，在事务B中插入一条id为X的记录后，再到事务A中对表执行当前读 for update可以查询到id为X的记录。

|----------|------------------------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------|
| 执行步骤 | 客户端1（窗口1） | 客户端2（窗口2） | 说明 |
| 第 1 步 | set session transaction isolation level repeatable read; start transaction; select * from userinfo; | | 设置事务隔离级别为可重复读；开启事务；查询用户表所有数据，查询结果为4条。 |
| 第 2 步 | | set session transaction isolation level repeatable read; start transaction; select * from userinfo where id=5; insert into userinfo(id,name,balance) values(5,'Pulsar',100); commit; | 开启事务；添加用户，用户编号为 5；提交事务。 |
| 第 3 步 | select * from userinfo for update; | | 执行当前读for update，查询出了id为5的记录，出现幻读问题。 |

第一步，在窗口1中查询用户表的所有记录，查询结果为4条

复制代码

mysql>` `set` `session` `transaction` `isolation` `level` `repeatable` `read;`

`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
 
`mysql>` `start` `transaction;`

`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
 
`mysql>` `select` `*` `from userinfo;`

`+----+--------+---------+`
`| id | name   | balance |`
`+----+--------+---------+`
`|`  `1` `| Java   |` `100.00`  `|`
`|`  `2` `| MySQL  |` `200.00`  `|`
`|`  `3` `| Spring |` `100.00`  `|`
`|`  `4` `| kafka  |` `100.00`  `|`
`+----+--------+---------+`
`4` `rows` `in` `set` `(0.00 sec)`
`

第二步，在窗口2中查询id为5的记录，查询结果为空。

插入一条id为5 的记录并提交事务

复制代码

mysql>` `set` `session` `transaction` `isolation` `level` `repeatable` `read;`

`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
 
`mysql>` `start` `transaction;`

`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`
 
`mysql>` `select` `*` `from userinfo where id=5;`

`Empty set`
 
`mysql>` `insert` `into userinfo(id,name,balance)` `values(5,'Pulsar',100);`

`Query OK,` `1` `row affected (0.00 sec)`
`mysql>` `commit;`

`Query OK,` `0` `rows affected (0.00 sec)`

`

第三步，窗口1执行当前读for update，查询出了id为5的记录，出现了幻读问题。

复制代码

mysql>` `select` `*` `from userinfo for` `update;`

`+----+--------+---------+`
`| id | name   | balance |`
`+----+--------+---------+`
`|`  `1` `| Java   |` `100.00`  `|`
`|`  `2` `| MySQL  |` `200.00`  `|`
`|`  `3` `| Spring |` `100.00`  `|`
`|`  `4` `| kafka  |` `100.00`  `|`
`|`  `5` `| Pulsar |` `100.00`  `|`
`+----+--------+---------+`
`5` `rows` `in` `set` `(0.00 sec)`
`

结论

不可重复读的重点在于 update 和 delete, 而幻读着重强调 insert 操作, 当用户第一次读取时，存在结果集 a, b, c，第二次读取时结果集为 a, b, c, d 即多出来的一条数据 d 表示发送幻读现象。

不可重复读的现象是用户第一次读取，返回结果集 a, 而第二次读取返回结果 a', 即数据发生了变更. 而 a' 数据确实由一个已经 committed 的事务修改. 不可重复读现象需要隔离级别为 Repeatable Read 来规避. 在 InnoDB 中使用 MVCC 机制实现。

通常来说, MVCC 的多版本控制并不能保证在 RR 隔离级别下完全避免幻读, 但 InnoDB 通过 MVCC + Next key lock 的方式来保证在 RR 隔离级别下避免部分场景下幻读。