MySQL事务，锁，MVCC总结

mysql中最重要的就是事务，其四大特性让我们维持了数据的平衡，一致。那么事务究竟是什么，与什么相关，他的使用步骤，以及使用过程中我们会遇到什么问题呢？下面我们一起学习交流!

1.MySQL的存储引擎：

        存储引擎是数据库底层软件组织，数据库管理系统使用存储引擎存储，管理数据，不同的存储引擎提供不同的功能（存储机制，索引技巧，锁定水平）。

        MySQL提供了许多不同的存储引擎，如InnoDB，MyISAM，此处我们只这两种作对比

对比项	MyISAM	InnoDB
外键	不支持	支持
事务	不支持	支持
行表锁	表锁，即使操作一条记录也会所著整个表，不适合高并发操作	行锁，操作时治所铸某一行，不对其他行有影响，适合高并发操作
缓存	只缓存索引，不缓存真实数据	不仅缓存索引还要缓存真实数据，对内存要求较高，而且内存大小对性能有决定性的影响
默认安装	Y	Y
默认使用	N	Y
关注点	性能：节省资源，消耗少，简单业务	事务：并发写，事务，更大资源

2.什么是事务，事务的特点，限制

        事务：就是将一组SQL语句放在同一批次内去执行，如果一个SQL语句出错，则该批次内的所有SQL都将被取消执行

        事务特点：一个事务中如果有一个数据库操作失败，那么整个事务的所有数据库操作都会失败，数据库数据就会回滚到该事务开始之前的状态。

        限制：MySQL数据库中仅InnoDB和BDB类型的数据库表支持事务

3.MySQL开启事务的步骤

-- 1.关闭MySQL自动提交
set autocommit=0;
-- 2.开启一个事务，标志事务的起始点
start transaction;

-- 一组SQL语句


-- 结束事务，逻辑判断
       if  条件
            -- 向数据库提交事务
                commit;
       else 
            -- 将事务回滚，所有的数据库操作取消
                rollback;

-- 开启MySQL自动提交
set  autocommit=1

4.事务的四大特性：

        原子性：数据库中的事务执行是作为原子粒度，即不可再分，整个语句要莫执行，要莫不执行

        一致性：即事务开始之前和事务结束之后，数据库的完整性约束没有被破坏

        隔离性：事务的执行是互不干扰的，一个事务不可能看到其他事务运行时，中间某一刻的数据

        持久性：事务完成后，该事务对数据库所做的更改便持久的保存在数据库中，并不会回滚

5.事务日志以及其和四大特性的关系：

        Redo log（重做日志）:提供再写入操作，恢复提交事务修改的页操作。

，用来保证事务的持久性。

        undo log（回滚日志）：回滚行记录到某个特定的版本，用来保证事务的原子性，一致性。   

redo的流程：保证事务的持久性

        第一步：先将原始数据从磁盘读取到内存中，修改数据的内存拷贝

        第二步：生成一条重做日志并写入redo log  buffer ，记录的是数据被修改后的值

        第三步：当事务commit时，将redo  log buffer  中的内容刷新到redo  log file采用追加写的方式。

        第四步：定期将内存中修改的数据刷新到磁盘中

undo日志：保证事务原子性和一致性。在事务中 更新数据的前置操作，其实时要先写入一个undo log

两种日志分别保证了，事务的持久性，与原子性，一致性，那个事务的隔离性又通过什么方式实现的呢

        首先，事务的隔离性，就是为了不同的事务之间不存在干扰，就需要对事务的操作进行隔离，也就是说事务的隔离性就是将操作同一个数据的事务互相分离，让操作之间分开有序的执行。

        Mysql数据库为保证隔离性，所以对时间采用加锁的机制。下面我们对锁的类型研究分析

6.MySQL中的锁

分类	锁
基于锁的属性	共享锁（s，读锁），排他锁（X，写锁）
基于锁的粒度	表锁，行锁（记录锁，间隙锁，临键锁）
基于锁得状态	意向共享锁，意向排他锁

在MySQL中，特别是针对InnoDB存储引擎，存在多种类型的锁，用于控制事务之间的并发访问，确保数据的一致性和隔离性。以下是一些常见的锁类型：

        1.共享性(s):也称读锁。当一个事务对某个数据项加了共享锁，其他事务可以同时对该数据项加共享锁，但不能加排他锁（写锁）。共享锁主要用于支持读取操作。

        2.排他锁（X）：也称为写锁。当一个事务对某个数据项加了排他锁，其他事务不能对该数据项加任何类型的锁。排他锁主要用于支持写入操作，如更新，插入，删除数据。

        3.意向共享锁（IS）：事务想要获取一个表上的多个行的共享锁时，可以在表级别加意向共享锁，这样可以减少锁的粒度，提高并发性能。

        4.意向排他锁（IX）：事务想要获取一个表上的多个行的排他锁时，可以在表级别加意向排他锁。这种锁表明事务可能需要对这些行加排他锁。

        5.表锁：这种锁是在表级别上加的，通常用于MYISAM存储引擎，表锁包括表共享读锁，和表排他写锁，它们分别对应共享锁和排他锁。

        6.行级锁：这种锁是在行级别上加的，主要用于InnoDB存储引擎。行级锁包括记录锁，间隙锁和临键锁。这些锁主要用于实现MVCC（多版本并发控制）和避免幻读现象。

        7.乐观锁：这种锁机制假设并发冲突较少，事务在提交时才检查是否有冲突。通常通过版本号或时间戳来实现。

        8.悲观锁：这种锁机制假设并发冲突较多，事务在开始时就枷锁，以防止其他事务的修改。这种方式可能导致锁等待和性能下降。

在实际应用中，MySQL会根据事务的需要和配置参数自动选择合适的锁类型，以平衡并发性能和数据一致性。

7.行锁中，间隙锁，临键锁的介绍

        间隙锁:是InnoDB存储引擎用来解决幻读问题的一种锁机制，间隙锁锁定的是索引记录之间的间隙，或者是第一个索引记录之前或最后一个索引巨鹿之后的空间，而不是索引记录本身。

        间隙锁的作用：阻止其他事务在锁定的间隙内插入新的索引记录。这样当一个事务在执行范围查询时，即使其他事务尝试插入新的记录到这个范围内，也不会影响当前事务的查询结果，从而避免幻读。

        间隙锁的工作原理：

                1.锁定间隙：当一个事务执行一个带范围条件的查询语句，或者执行一个带范围条件的修改，或删除语句，InnoDB会锁定满足条件的索引巨鹿之间的间隙

                2.共享和排他锁间隙锁：间隙锁可以是共享的或排他的，共享间隙锁不会阻止其他事务获得共享间隙锁，但会组织排他间隙锁。排它间隙锁则会组织其他事务获得任何类型的间隙锁。

                3.间隙锁或索引：间隙锁只在事务隔离级别为 可重复读或序列化时使用。而且。间隙锁只在与某些类型的索引一起使用时才会生效。例如聚簇索引或辅助索引。

        临键锁：在MySQL中，临键锁是InnoDB存储引擎用来解决幻读问题的一种锁机制。临键锁是记录锁和间隙锁的组合，它不仅能锁定记录本身，还能锁定记录下一个值得间隙，从而防止其他事务在该间隙内插入新的记录。

        临键锁的作用：

                1.防止幻读：通过锁定记录下一个值的间隙，林间锁可以防止其他事务在该间隙内插入新的记录，从而避免了幻读现象。

                2.提高并发性能：临键锁的使用可以减少锁的竞争，提高系统的并发性能。

        临键锁的工作原理：

                临键锁是在记录锁的基础上扩展而来的。当一个事务执行一个带有范围条件的select查询语句，或者执行一个带范围条件的update和delete语句时，InnoDB不仅会锁定满足条件的索引记录，还会锁定这些记录下一个值得间隙。

        临键锁和间隙锁的注意事项：

              1.性能影响：间隙锁可能会增加锁竞争，从而影响性能。因此设计数据库时应该考虑索引的选择或事务隔离级别的设置。

                        2.死锁风险：由于间隙锁的存在，事务之间可能会发生死锁。例如，两个事务可能都试图锁定同一个间隙，导致互相等待。

                        3.锁的释放：间隙锁旨在事务提交或回滚时释放，而不是在语句执行完毕时释放。

通过使用间隙锁,MySQL的InnoDB存储引擎能够提供更高的事务隔离级别，同时尽可能地减少锁竞争，提高并发性能。然而，间隙锁的使用也需要谨慎，因为其可能引入死锁的风险，并对性能产生一定的影响。

8.事务的隔离级别：

          在事务并发执行时，如果不进行事务隔离，那么就会产生脏写，脏读，重复读，幻读的问题。所以MySQL为我们提供了不同的事务隔离级别。每个隔离级别都针对事务并发问题中的一种或几种继续宁解决，事务级别越高，解决的并发事务问题也就越多，同时意味着加的锁就越多，所以性能也会越差。

        1.read_uncommited  读未提交   ：含义读取到未提交的数据，但是数据未提交，如果回滚，就会出现脏读

        2.read_comminted   读提交（不可重复读）：读取到已提交的数据，（但是不能保证在数据变化之前你提交之前读过一次，两次数据有差异，会出现幻读，所以也叫不可重复读。）。

        3.repeatable_read   可重复读：可以重复读取数据，但是只有在两个事务都结束后，才能读取到正确数据，会出现幻读

        4.serializable     串行化 ：这是为了解决幻读问题，第一个事务执行时，不允许第二个事务操作，只有前一个完成操作，后面下一个才会操作，保证数据了一致性。但是执行效率很低。

9.事务并发出现的问题：

对于SessionA 和SessionB  

        1.脏写：就是A 修改 了B 未提交 但修改过的数据，

        2.脏读：A 读取了  B 更新但还没提交的数据  若B回滚  A读取数据无效不存在， 

        3.不可重复读：A读取了一份数据后，B修改了数据，A再读，数据变了，这就叫不可重复读

        4.幻读：指在一个事务中多次执行相同的查询，但第二次返回的结果集比第一次多出了一些不存在的数据，

        避免幻读的方法：

                1.使用事务隔离级别：重复读，串行化

                2.使用锁：行级锁，间隙锁

                3.使用悲观锁，乐观锁

                4.使用事务的保存点和回滚

                5.使用数据库约束

                6.查询优化

10.MySQL的MVCC

        MySQL的多版本并发控制是一种用于实现事务隔离的技术，它允许多个事务在同一时刻对同一数据进行操作而不互相阻塞。MVCC通过维护数据的多个版本来实现这一点，每个事务看到的版本是基于该事务开始时的数据版本。

        基本原理：

        1.版本号：每个数据行都有一个隐藏的版本号，用于表示该行数据的版本。当一行数据倍修改时，其版本号也会被更新。

        2.读取操作：读取操作会读取符合其事务开始时版本号的数据版本。而不是最新的版本。这样可以保证事务在读取过程中看到的数据一致

        3.写入操作：写入操作会创建一个新的数据版本，并更新改行数据的版本号，旧的数据版本仍然保留，知道垃圾回收器清理。

       MySQL中MVCC的实现：

        mysql的InnoDB存储引擎使用了一种“乐观锁定”的技术来实现MVCC，包含以下机制：

        1.行班本链：每行数据都有一个版本链，包含该行数据的所有版本，每个版本都有关联的时间戳，表示该版本的创建时间。

        2.事务快照：每个事务在开始时会创建一个快照，记录当前所有的活动事务。事务在读取数据时，会使用这个快照来确定哪些数据版本是可见的。

        3.间隙锁：为了防止幻读，InnoDB使用了间隙锁，它可以锁定结果集之间的间隙，防止其他事务插入新的记录

        优点：        

        1.提高并发性能：MVCC减少锁的使用，提高系统的并发性能

        2.减少锁争用：由于每个事务看到的是自己快照中的数据版本，减少了锁争用情况

        3.简化事务管理：MVCC使得事务的管理和隔离更加简单和高效

        缺点：

        1.额外的存储开销：维护多个数据版本会占用更多的存储空间

        2.垃圾回收开销：需要定期清理不再需要的数据版本，否则回导致存储空间浪费