一、事务ACID特性
1. 核心定义
事务是数据库操作的逻辑单元，要么全部执行成功，要么全部执行失败。ACID是事务的四大特性：
| 特性 | 定义 | 实现机制 |
|---|---|---|
| 原子性（Atomicity） | 事务中的所有操作要么全部成功，要么全部回滚，不可分割 | - 日志 ：通过Undo Log 记录操作前状态，失败时回滚 - 锁机制：确保事务操作的原子性 |
| 一致性（Consistency） | 事务执行前后，数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态 | - 约束检查 ：主键、外键、唯一性约束等 - 业务逻辑 ：应用层保证 - 原子性+隔离性+持久性：共同保证一致性 |
| 隔离性（Isolation） | 多个事务并发执行时，一个事务的操作不会影响其他事务 | - 锁机制 ：行锁、表锁、间隙锁等 - MVCC（多版本并发控制）：通过版本号控制并发读 |
| 持久性（Durability） | 事务提交后，数据永久保存到数据库，即使系统崩溃也不会丢失 | - Redo Log ：预写日志，事务提交前先写入Redo Log，系统崩溃后通过Redo Log恢复 - 双写缓冲：InnoDB的Double Write Buffer，防止页断裂 |
2. 面试题：事务的ACID特性？如何实现？
回答模板：
-
ACID定义：
- 原子性：事务操作不可分割，要么全成要么全败
- 一致性：事务前后数据库状态一致
- 隔离性：并发事务间互不干扰
- 持久性：事务提交后数据永久保存
-
实现机制：
- 原子性 ：依赖Undo Log，记录操作前状态，失败时回滚
- 一致性：由原子性、隔离性、持久性共同保证，辅以约束检查和业务逻辑
- 隔离性 ：通过锁机制 （行锁、表锁）和MVCC实现
- 持久性 ：依赖Redo Log，事务提交前写入Redo Log，系统崩溃后恢复
二、事务隔离级别
1. 四大隔离级别
SQL标准定义了四个隔离级别，从低到高依次为：
| 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 | 实现原理 | MySQL默认 |
|---|---|---|---|---|---|
| 读未提交（Read Uncommitted） | ✅ 允许 | ✅ 允许 | ✅ 允许 | 无锁，直接读取最新数据 | 否 |
| 读已提交（Read Committed） | ❌ 禁止 | ✅ 允许 | ✅ 允许 | MVCC（Read View），每次查询生成新的Read View | 否 |
| 可重复读（Repeatable Read） | ❌ 禁止 | ❌ 禁止 | ❌ 禁止（InnoDB） | MVCC（Read View）+ 间隙锁，同一事务共享Read View | 是 |
| 串行化（Serializable） | ❌ 禁止 | ❌ 禁止 | ❌ 禁止 | 表级锁，事务串行执行 | 否 |
2. 核心隔离级别详解
读未提交（Read Uncommitted）
- 特点 ：事务可以读取其他事务未提交的数据
- 问题：脏读（读取到其他事务回滚的数据）
- 适用场景：对数据一致性要求极低，几乎不使用
读已提交（Read Committed）
- 特点 ：事务只能读取其他事务已提交的数据
- 问题：不可重复读（同一事务内，多次查询同一记录返回不同结果）
- 实现 ：每次查询生成新的Read View（MVCC），只读取已提交的版本
- 适用场景：对数据一致性要求一般，如普通业务系统
可重复读（Repeatable Read）
- 特点 ：同一事务内，多次查询同一记录返回相同结果
- 问题：幻读（同一事务内，多次查询同一范围返回的记录数不同）
- MySQL InnoDB实现 ：
- MVCC ：同一事务共享Read View，确保可重复读
- 间隙锁（Gap Lock）：防止幻读，锁定记录间的间隙，禁止插入新记录
- 适用场景：对数据一致性要求较高，如金融系统
串行化（Serializable）
- 特点 ：事务串行执行，完全隔离
- 实现：表级锁，事务执行时锁定整个表
- 问题：并发性能极差
- 适用场景：对数据一致性要求极高，几乎不使用
3. 面试题：MySQL默认的隔离级别是什么？
回答 ：MySQL默认隔离级别是可重复读（Repeatable Read） ，通过MVCC+间隙锁实现，既保证了数据一致性，又有较好的并发性能。
三、并发事务问题
1. 核心问题定义
| 问题 | 产生条件 | 产生原因 | 解决方案 |
|---|---|---|---|
| 脏读（Dirty Read） | 读未提交隔离级别 | 读取到其他事务未提交的数据，该数据可能被回滚 | 升级隔离级别到读已提交或更高 |
| 不可重复读（Non-Repeatable Read） | 读已提交隔离级别 | 同一事务内，多次查询同一记录，因其他事务更新/删除该记录导致结果不同 | 升级隔离级别到可重复读或更高 |
| 幻读（Phantom Read） | 可重复读隔离级别 | 同一事务内，多次查询同一范围，因其他事务插入新记录导致记录数不同 | MySQL InnoDB通过间隙锁 解决，或升级到串行化 |
2. 幻读问题详解
定义 ：同一事务内，多次执行相同范围查询，返回的记录数不同（因其他事务插入新记录）。
产生原因：
- 事务A执行范围查询（如
select * from user where id > 10），返回2条记录 - 事务B插入一条
id=11的记录并提交 - 事务A再次执行相同查询，返回3条记录，产生幻读
解决方案：
- MySQL InnoDB ：使用间隙锁（Gap Lock） ，锁定记录间的间隙，防止其他事务插入新记录
- 示例：查询
id > 10时，锁定(10, +∞)的间隙，禁止插入id在该范围内的新记录
- 示例：查询
- 串行化隔离级别：事务串行执行，彻底避免幻读
3. 面试题：如何解决幻读问题？
回答要点：
- 间隙锁（Gap Lock） ：MySQL InnoDB在可重复读隔离级别下，通过间隙锁锁定记录间的间隙，防止其他事务插入新记录
- Next-Key Lock：间隙锁+行锁的组合，锁定记录和相邻间隙，彻底解决幻读
- 串行化隔离级别：事务串行执行，完全隔离，避免所有并发问题
- 应用层控制：如使用唯一索引、乐观锁等，但效率较低
四、MVCC（多版本并发控制）
1. 核心原理
MVCC通过版本号 控制并发读，允许多个事务同时读取同一记录的不同版本，避免读-写冲突，提高并发性能。
2. 关键机制
- 版本号 ：每条记录包含
trx_id（事务ID）和roll_ptr（回滚指针，指向Undo Log） - Read View ：事务读取数据时生成的快照 ，包含：
m_ids：当前活跃事务ID列表min_trx_id：最小活跃事务IDmax_trx_id：最大事务IDcreator_trx_id：创建该Read View的事务ID
3. 可见性规则
- 记录的
trx_id < min_trx_id：记录已提交，可见 - 记录的
trx_id > max_trx_id：记录由未来事务创建，不可见 min_trx_id ≤ trx_id ≤ max_trx_id：trx_id不在m_ids中：记录已提交，可见trx_id在m_ids中：记录由活跃事务创建，不可见，需通过roll_ptr回滚到可见版本
4. 隔离级别与MVCC
- 读已提交 ：每次查询生成新的Read View，只读取已提交的版本
- 可重复读 ：同一事务内共享一个Read View，确保可重复读
五、锁机制补充
1. 锁类型
- 按粒度分 ：
- 行锁：锁定单条记录，并发性能高
- 表锁：锁定整张表，并发性能低
- 间隙锁：锁定记录间的间隙，防止幻读
- 按模式分 ：
- 共享锁（S锁）：读锁，多个事务可同时持有
- 排他锁（X锁）：写锁，仅一个事务可持有
- 意向共享锁（IS锁）：表级锁，指示事务准备获取行共享锁
- 意向排他锁（IX锁）：表级锁，指示事务准备获取行排他锁
2. 锁的兼容性
| 请求锁类型 | 已有S锁 | 已有X锁 |
|---|---|---|
| S锁 | ✅ 兼容 | ❌ 冲突 |
| X锁 | ❌ 冲突 | ❌ 冲突 |
总结
事务的ACID特性是数据库一致性的核心保障，隔离级别通过锁机制和MVCC实现不同程度的并发控制。MySQL默认的可重复读隔离级别平衡了一致性和性能，通过MVCC解决不可重复读，通过间隙锁解决幻读。
理解ACID特性、隔离级别、并发问题及解决方案，是数据库优化和面试的重点。在实际应用中，需根据业务需求选择合适的隔离级别，既保证数据一致性，又兼顾并发性能。