深入理解分布式事务② ----＞分布式事务基础（MySQL 的 4 种事务隔离级别【读未提交、读已提交、可重复读、串行化】的最佳实践演示）详解

金刚猿2024-05-02 5:05

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深入理解分布式事务① ----＞分布式事务基础（四大特性、五大类型、本地事务、MySQL并发事务问题、MySQL事务隔离级别命令设置）详解

深入理解分布式事务② ----＞分布式事务基础（MySQL 的 4 种事务隔离级别【读未提交、读已提交、可重复读、串行化】的最佳实践演示）详解

1、MySQL 事务基础

1-1：MySQL 中 4 种事务隔离级别的区别

4 种事务隔离级别对于并发事务带来的问题的解决程度不一样。

1、读未提交允许脏读，即在读未提交的事务隔离级别下，可能读取到其他会话未提交的事务修改的数据。这种事务隔离级别下存在【脏读】、【不可重复读】和【幻读】的问题。

2、读已提交只能读取到已经提交的数据。Oracle 等数据库使用的默认事务隔离级别就是【读已提交】。这种事务隔离级别存在【不可重复读】和【幻读】的问题。

3、可重复读 就是在同一个事务内，无论何时查询到的数据都与一开始查询到的数据一致，这就是 MySQL 中 InnoDB 存储引擎默认的事务隔离级别。

这种事务隔离级别下存在【幻读】的问题。

4、串行化 是指完全串行的读，每次读取数据库中的数据时，都需要获得表级别的共享锁，读和写都会阻塞。

这种事务隔离级别解决了并发事务带来的问题，但是完全的串行化操作使得数据库失去了并发特性，所以这种事务隔离级别往往在互联网行业中不太常用。

1-2：MySQL 中 4 种事务隔离级别的最佳实践演示

数据准备：启动两个 MySQL 服务器终端

演示在一台Windows主机上运行两个Mysql服务器（端口号3306 和 3307），安装步骤详解

因为要两个服务器终端来演示，因为都是要访问同一个数据库，所以我只需要简单的启动两个命令行窗口，都去访问3306 端口号的 MySQL 服务器就可以了。

3306端口号的bin目录位置：

E:\install\mysql8\mysql-8.0.21-winx64\bin

win+r 打开运行窗口，输入 cmd 打开命令行窗口，输入如下命令启动两个 MySQL 服务器：

e:
cd E:\install\mysql8\mysql-8.0.21-winx64\bin
mysql -u root -p
密码：123456
# 使用这个test数据库
use test;


查看数据库
show databases;

查看端口号
show global variables like 'port';
数据准备：创建数据库和表数据

创建一个test数据库和一张account账户数据表。

sql 复制代码 
# 创建数据库test
create database test;

# 使用数据库test
use test;

# 创建 account 账户表
# auto_increment 自动递增
create table account(
    id int not null auto_increment,
    name varchar(30) not null default '',
    balance int not null default 0,
    primary key(id)
    ) engine = InnoDB default charset=utf8mb4;


# 往 account 账户表插入数据
insert into
   test.account(name,balance)
    values
    ('张三',300),
    ('李四',350),
    ('王五',500);

接下来演示 MySQL 中每种事务隔离级别下数据的处理情况。

1-2-1：演示：读未提交（出现脏读问题）

注意：终端A 和 终端B 就是打开两个命令行窗口，同时登录 3306 这个端口号的 MySQL 服务器而已。

第一步：

打开服务器终端A ，登录MySQL，将当前终端的事务隔离级别设置为 read uncommitted ，也就是读未提交。

sql 复制代码 
# 终端A 设置事务隔离级别为：读未提交
set session transaction isolation level read uncommitted;

在终端A 开启事务并查询 account 数据表中的数据，如图：

此时可以看到表中的每个人的名字和账户余额

sql 复制代码 
# 开启事务
start transaction;
# 执行查询
select * from account;
第二步：

在 终端A 的事务提交之前，打开服务器的另一个终端B，连接MySQL，将当前事务模式设置为 read uncommitted (读未提交) 并更新 account 表的数据，将张三的账户余额 +100 元。

注意点：终端A 和 终端B 都是开启了事务，但是还没有提交。

sql 复制代码 
# 这是在 终端B 的命令行窗口操作的，也就是另一个MySQL服务器

# 使用 test 数据库
use test;

# 修改终端B的事务隔离级别为：读未提交
set session transaction isolation level read uncommitted;

# 修改 test 数据库中的acoount 表中的张三的账户余额
update account set balance = balance + 100 where id = 1;

# 执行查询
select * from account;

通过上面截图，可以看到，在 终端B 中，当前事务未提交时，张三的账户余额变为更新后的值，即 400 元。

在 终端A 中，可以看到，虽然 终端B 的事务还没有提交，但是 终端A 可以查询到 终端B 已经更新的数据。（这就是读取到其他事务未提交的数据了）

第三步：重点来了

如果此时终端B的事务由于某种原因执行了回滚操作，那么终端B中执行的所有操作都会被撤销。

也就是说，终端A 刚刚查询到的数据其实就是脏数据。

就是 终端B 这边原本修改了张三的账户余额为400，但是因为某些问题回滚了，所以终端B这边的张三的数据又变回300了，而终端A 刚刚已经查到了张三的账户余额为 400 了，那么终端A此时拿到的400元数据就是脏数据，如果终端A拿着这脏数据去执行业务逻辑，那么就会出错。

在终端B 执行事务回滚操作，并查询 account 数据表中的数据，如图：

可以看到，在终端B执行了事务的回滚操作后，张三的账户余额重新变为300元。

sql 复制代码 
# 执行事务回滚操作
rollback;

# 执行查询
select * from account;
第四步：

此时，画面回到终端A这边，因为终端A查到了张三的账户余额为400元，发现账户余额不对，正确应该是 300 元，所以终端A 这边就会将张三的账户余额 -100 元。

所以最终，因为终端B 那边已经回滚了，终端A不知道，所以实际上 300 -100 = 200，而不是 400 -100 = 300；

sql 复制代码 
# 终端A 这边，对张三的余额 -100 
update account set balance = balance - 100 where id = 1;

# 执行查询操作
select * from account;

因为在应用程序中，并不知道其他会话回滚了事务，所以就会导致拿到的脏数据执行了业务逻辑后，出现错误问题。

重点是：终端A 拿到了 终端B 还未提交的数据，所以拿到的这个数据就是脏数据。

这个就是脏读的问题。

可以采用【读已提交】的事务隔离级别来解决这个问题

额外尝试：
演示事务正常提交的结果

我这里尝试在 终端B 的事务还没有提交之前，终端A 能不能对张三的数据进行修改。

结果是不能的，因为 MySQL的InnoDB 默认是行级锁，得等终端B的事务线程结束，释放锁后，终端A 才能对张三的数据执行操作。

如图，终端B 是正常提交，没有回滚，所以数据是正确的。

演示锁等待超时的结果

就是张三的数据被终端B的事务线程占据着，在终端B 的事务还没有提交时，也就是该线程还没有执行完；终端A 这边试图获取张三这行数据的锁，因为被 终端B 的线程占据着，所以只能等待，然后一段时间后，终端B 的事务还没有提交，也就是线程还没有执行完，所以终端A 这边就出现了 等待锁超时。

演示事务回滚后的结果

我这里再尝试在 终端B 的事务还没有回滚之前，终端A 对张三的数据进行修改出现的问题演示：

继续从【演示锁等待超时】那里继续演示：

上面是 终端B 修改张三的数据变成 400元，在事务没提交时，终端A 这边拿到了 张三余额400 元的脏数据，发现余额不对，正确应该是 300元，所以执行了 update 操作，要执行 -100 元的操作。

接着如图：终端B 这边执行了回滚，终端A那边并不知道，所以又对数据进行 update 操作。

终端A 想要的是 400-100 = 300，但实际上，因为终端B 那边回滚，导致终端A 这边变成了 300 - 100 = 200。

这就是因为拿到脏数据，导致执行业务逻辑的时候出现了问题。

1-2-2：演示：读已提交（解决脏读，但出现不可重复读问题）

注意：终端A 和 终端B 就是打开两个命令行窗口，同时登录 3306 这个端口号的 MySQL 服务器而已。

演示之前，都会把数据恢复成最开始的数据。

第一步：

打开一个终端A（就是打开一个命令行窗口，进行登录3306端口号的MySQL服务器而已），将当前终端的事务隔离级别设置为 read committed，也就是【读已提交】。

如图：

sql 复制代码 
# 设置当前终端的事务隔离级别设置为 read committed 读已提交
set session transaction isolation level read committed;

在终端A 开启事务并查询 account 数据表中的数据，如下所示：

sql 复制代码 
# 开启事务
start transaction;
# 执行查询
select * from account;

可以看到，这几个人的账户余额。

第二步：

在终端A 的事务提交之前，打开终端B（就是打开另一个命令行窗口，也进行登录3306端口号的MySQL服务器而已），将当前终端的事务隔离级别也设置为 read committed 【读已提交】，开启事务并更新account 数据表中的数据，将张三的账户余额 +100元。

如下所示：

接着，在 终端B 查询 account 数据表中的数据，如下所示：

可以看到，在终端B 的查询结果中，张三的账户余额已经由原来的 300 元 变成 400 元。

sql 复制代码 
# 使用 test 这个数据库
use test;

# 设置当前数据库连接的事务隔离级别为：读已提交
set session transaction isolation level read committed;

# 开启事务
start transaction;

# 修改张三的账户余额，+100 元
update account set balance = balance + 100 where id = 1;

# 执行查询
select * from  account;
第三步：

在终端B 的事务提交之前，在终端A中查询 account 数据表中的数据，如下所示：

可以看到，在终端A 查询出来的张三的账户余额仍然为 300 元，说明此时已经解决了脏读的问题。

第四步：

在 终端B 提交事务，如下所示

sql 复制代码 
# 提交事务
commit;
第五步：

在终端B提交事务后，在终端A再次查询account数据表中的数据，如下所示：

可以看到，终端A 在 终端B 的事务提交前和提交后，读取到的 account 数据表中的数据不一致（张三的账户余额不一致），这就产生了不可重复读的问题。

要想解决这个问题，就需要使用可重复读的事务隔离级别。

终端A 和 终端B 命令总流程对比：
1-2-3：演示：可重复读（解决不可重复读问题，但出现幻读问题）

注意：终端A 和 终端B 就是打开两个命令行窗口，同时登录 3306 这个端口号的 MySQL 服务器而已。

演示之前，都会把数据恢复成最开始的数据。

第一步：

打开终端A，登录 MySQL ， 将当前终端的事务隔离级别设置为 repeatable read，也就是【可重复读】。开启事务并查询 account 数据表中的数据。如下所示：

打开一个命令行窗口，作为终端A，登录 MySQL 服务器。

此时可以看到几个人的账户余额。

sql 复制代码 
# 使用 test 数据库
use test;

# 将当前终端的事务隔离级别设置为 repeatable read，也就是【可重复读】
set session transaction isolation level repeatable read;

# 开启事务
start transaction;

# 执行查询
select * from account;
第二步：

在终端A 的事务提交之前，打开终端B，登录 MySQL ，将当前终端的事务隔离级别设置为【可重复读】。开启事务，将张三的账户余额 +100 元，随后提交事务，如下所示：

打开一个命令行窗口，作为终端B，登录 MySQL 服务器。

sql 复制代码 
# 使用 test 数据库
use test;

# 将当前终端的事务隔离级别设置为 repeatable read，也就是【可重复读】
set session transaction isolation level repeatable read;

# 开启事务
start transaction;

# 修改张三的余额， + 100 元。
update account set balance = balance + 100 where id = 1;

# 提交事务
commit;

接下来，继续在终端B查询 account 数据表中的数据，如下所示：

可以看到，在终端B的查询结果中，张三的账户余额已经由原来的 300 元 变成 400 元。

第三步：

在终端A 查询 account 数据表中的数据，如下所示：

可以看到，在终端A 查询的结果中，张三的账户余额仍然为 300 元，并没有出现【不可重复读】的问题，说明可重复读的事务隔离级别解决了不可重复读的问题。

因为此时终端A是设置了【可重复读】的事务隔离级别，而且此时 终端A 的事务还没有提交，所以此时的两次查询都是在同一个事务里面执行的，所以用相同的查询条件，多次查询的结果都是一致的。所以无论终端B怎么修改张三的数据，终端A这边只要还在这个事务内，无论这个查询执行多少次，都是 300 元。

第四步：

在终端A 为张三的账户 + 100 元，如下所示：

sql 复制代码 
# 张三余额 +100
update account set balance = balance + 100 where id = 1;

接下来，在终端A查询 account 数据表中的数据，如下所示：

可以看到，查询的时候余额还是300元，执行 +100 元的修改语句后，此时张三的余额竟然变成了 500 元，而不是 400 元，数据的一致性没有遭到破坏。这是因为在终端A 为张三的账户 +100 元之前，终端B 已经为张三的账户余额增加了 100 元，共计增加了 200 元，所以最终张三的账户余额是 500 元，是正确的。

数据的一致性： 就是指在分布式系统中，所有副本的数据在任何时刻都保持相同的状态。换句话说，当数据在一个副本上发生变化时，其他副本也会相应地进行更新，以保持数据的一致性

可重复读的隔离级别使用了 MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制）机制，数据库中的查询（select）操作不会更新版本号，是快照读，而操作数据表中的数据（insert、update、delete）则会更新版本号，是当前读。

第五步：演示：出现幻读

在 终端B 开启事务，插入一条数据后提交事务，如下所示：

继续在 终端B 查询 account 数据表中的数据，如下所示：

可以看到，在 终端B 查询的结果中，已经显示出新插入的赵六的账户信息了。

sql 复制代码 
# 开启事务
start transaction;

# 执行一条插入语句
insert into account(name,balance) values ('赵六',100);

#提交事务
commit;

# 执行查询
select * from account;
第六步：

在 终端A 查询 account 数据表中的数据，如下所示：

可以看到，在 终端A 查询的数据中，并没有出现赵六的账户信息，注意，此时的 终端A 一直都是处在最开始的那个事务中，还没有提交过。

而在同一个事务内，多次读取一个范围的数据记录，读到的结果都是相同的，说明没有出现【幻读】的情况。

【幻读：就是一个事务两次读取一个范围的数据记录，两次读取到的结果不同】

第七步：

在 终端A 为赵六的账户 +100 元，如下所示：

修改赵六余额的 SQL 语句执行成功。接下来，也是在终端A 查询 account 数据表中的数据：

可以看到，在 终端A 执行完数据更新操作之前是查不到赵六的信息的，

而在 终端A 执行完数据更新操作后 ，突然就能查询到赵六的账户信息了，这就出现了【幻读】的问题。

注意：这整个演示中，终端A 都是处在同一个事务内的。

要解决幻读问题，得使用串行化的事务隔离级别或者间隙锁和临键锁。

1-2-4：串行化（解决幻读等所有并发问题）

演示之前，都会把数据恢复成最开始的数据。

第一步：

打开 终端A ，登录 MySQL ， 将当前终端的事务隔离级别设置为 serializable，也就是串行化，然后开启事务，再查询 account 数据表中 id = 1 的数据，如下所示：

sql 复制代码 
# 打开 终端A （就是打开一个命令行窗口），登录 MySQL
e:
cd E:\install\mysql8\mysql-8.0.21-winx64\bin
mysql -u root -p
密码：123456

# 使用这个test数据库
use test;

# 将当前终端的事务隔离级别设置为 serializable，也就是串行化
set session transaction isolation level serializable;

# 开启事务
start transaction;

# 查询 account 数据表中 id = 1 的数据
select * from account where id = 1;
第二步：

打开终端B，登录 MySQL ，将当前终端的事务隔离级别设置为 serializable 串行化，修改 account 数据表中 id = 1 的数据，如下所示：

可以看到，在 终端B 中对 account 数据表中 id = 1 的数据执行更新操作时，会发生阻塞，锁超时后会抛出【ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction】异常，这就避免了幻读。

sql 复制代码 
# 将当前终端的事务隔离级别设置为 serializable，也就是串行化
set session transaction isolation level serializable;

# 开启事务
start transaction;

# 终端B 修改 id = 1 的数据
update account set balance = balance + 100 where id = 1;

因为当 id = 1 的数据被终端A占据着，那么终端B就不能对其进行修改操作，只能等终端A事务提交后才可以。

简单来说，就是 id = 1 这行数据被终端A 的线程占据了，要等其事务执行完后，释放锁，其他线程才能够操作该条数据。

如果终端B只是查询，是没有影响的，修改就不行，如图：

如图：id = 1 这行数据还在终端A 的事务内操作着，终端B 无法对该数据执行更改操作，但是更改其他行数据就没有任何影响，比如更改 id = 2 的数据就没有影响。

演示串行化级别下进行范围查询的实例：

另外，在串行化的事务隔离级别下，如果终端A 执行的是一个范围查询，那么该范围内的所有行（包括每行记录所在的间隙区间范围，如果某行记录还未被插入数据，这行记录也会被加锁，这是一种间隙锁）都会被加锁。

此时 终端B 在此范围内插入数据，就会被阻塞，从而避免幻读，如下所示：

除了 start transaction; 可以开启事务外，begin 也可以，如下所示：

可以看到，终端A 这边的事务执行了一个 id < 3 的范围查询， 那么这个范围的数据，在【串行化】的事务隔离级别下，就都会被加锁。

因此，终端B 这边，在 终端A 的事务还没结束前，是无法对 id < 3 的这个范围的数据进行修改或删除操作的。

sql 复制代码 
# 开启事务
begin;
# 修改数据
update account set balance = balance + 1000 where id = 3;
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