数据库如何通过 MVCC 实现隔离性

一、MVCC 是什么

MVCC 是一种"多版本 + 快照读"的并发控制机制，用来实现隔离性，并通过不同的 ReadView 策略支撑不同隔离级别，同时保证读写不阻塞。

二、MVCC的实现

1、隐藏字段（每行记录的"身份证"）

InnoDB 在每行记录上，除了你定义的字段，还偷偷加了几个隐藏字段：

而与 MVCC 相关的字段只有前2项

隐藏字段	含义	作用
DB_TRX_ID	最后一次修改该行的事务 ID	判断版本可见性
DB_ROLL_PTR	回滚指针，指向 undo log 中的上一个版本	串联版本链

2、Undo Log版本链（历史版本仓库）

每次修改数据，旧值都会被写进 undo log ，并通过 DB_ROLL_PTR（回滚指针） 串成一条版本链。

特点：

链首是最新版本。
越往后越旧。
每个版本都带 trx_id，用于可见性判断。

3、ReadView（可见性判断容器）

这里先说一下快照读 和当前读：

复制代码

快照读是什么？
  = 读历史版本（快照），不是读最新
  = 普通 SELECT
  = 不加锁
  = 靠 MVCC 实现（ReadView + undo log 版本链）

对比：
  快照读 → 读历史、不加锁、并发高
  当前读 → 读最新、加锁、保证强一致

ReadView（读视图）是事务在执行快照读时生成的一个对象，里面记录了"生成这一刻"数据库的活跃事务信息，用来判断版本链上的哪个版本对当前事务可见。

ReadView 的四个字段

字段	含义
m_ids	生成 ReadView 时，当前活跃（未提交）的事务 ID 列表
min_trx_id	m_ids 中的最小值
max_trx_id	下一个将要分配的事务 ID（当前最大 +1）
creator_trx_id	创建该 ReadView 的事务 ID

4、可见性判断算法

规则①：自己改的，可见

事务 A 改了数据，虽然还没提交

但 A 自己当然要能看到自己的修改

→ creator_trx_id == trx_id → 可见

规则②：早于 ReadView 生成时刻的，可见

如果 trx_id < min_trx_id

说明这个事务在 ReadView 生成之前就已经"不在活跃列表"了

→ 意味着它早就提交了 → 可见

规则③：晚于 ReadView 生成时刻的，不可见

如果 trx_id >= max_trx_id

说明这个事务是在 ReadView 生成之后才开启的

→ 快照不该看到未来的事务 → 不可见

规则④：介于两者之间的，看是否活跃

在 min 和 max 之间的，可能是：

已提交的

还活跃的

怎么区分？看它是否在 m_ids 里：

在 m_ids → 当时还活跃 → 不可见

不在 m_ids → 当时已提交 → 可见

不可见怎么办

当前版本不可见

↓

沿 DB_ROLL_PTR（回滚指针）找上一个版本

↓

再判断，直到找到可见版本

↓

若都不可见，说明该行对当前事务"不存在"

三、隔离级别与MVCC的关系

隔离级别	实现方式	用 MVCC 吗
READ UNCOMMITTED（读未提交）	直接读最新，不加过滤	❌
READ COMMITTED（读已提交）	MVCC（每次新建 ReadView）	✅
REPEATABLE READ（不可重复读）	MVCC（复用 ReadView）	✅
SERIALIZABLE（串行化）	加锁，串行执行	❌

四、MVCC 如何实现 RC （读未提交）和 RR(不可重复读）

快照读时，会沿着版本链逐个判断，一旦某个版本满足当前 ReadView 的可见性规则，就读这个版本并返回。

MVCC 靠"同一个版本链 + 不同的 ReadView 生成时机"，实现了 RC 和 RR 的差异。

维度	RC（读已提交）	RR（可重复读）
ReadView 生成时机	每次 SELECT 都新建	事务首次 SELECT 生成，之后复用
快照范围	每次读都是"最新快照"	全程一个"固定快照"
能否读到别人提交	✅ 能（提交后下次读就能看到）	❌ 不能（快照固定）
解决的问题	脏读	脏读 + 不可重复读

五、事务中的隔离性是如何保证的

事务的隔离性是由锁和 MVCC 实现的。

其中 MVCC 的意思是多版本并发控制 ，指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突 。它的底层实现主要分为三个部分：隐藏字段、undo log 日志、ReadView 读视图。

隐藏字段 ：在 MySQL 中给每个表都设置了隐藏字段，一个是 trx_id（事务 id），记录每一次操作的事务 id，是自增的；另一个是 roll_pointer（回滚指针），指向上一个版本的事务版本记录地址。

undo log ：主要作用是记录回滚日志，存储老版本数据。在内部会形成一个版本链，在多个事务并行操作某一行记录时，记录不同事务修改数据的版本，通过 roll_pointer 指针形成一个链表。

ReadView ：解决的是一个事务查询选择版本的问题，在内部定义了一些匹配规则和当前的一些事务 id，判断该访问哪个版本的数据。不同的隔离级别快照读是不一样的，最终的访问结果也不一样：

RC 隔离级别：每一次执行快照读时生成 ReadView。
RR 隔离级别：仅在事务中第一次执行快照读时生成 ReadView，后续复用。