我身邊的高T，問了Java面試者這樣的問題......
大家好，我是來自JDL京東物流技術(shù)發(fā)展部邢煥杰， 今天來分享一個(gè)京東面試真題，這也是我前陣子聽我工位旁邊高T（高，實(shí)在是高）面試候選人的時(shí)候問的一個(gè)問題，他問，你能說說 MySQL的事務(wù)嗎？MVCC有了解嗎？話不多說，本文就深度解析一下MySQL事務(wù)及MVCC的實(shí)現(xiàn)原理。
事務(wù)定義及四大特性
事務(wù)是什么？
就是用戶定義的一系列數(shù)據(jù)庫操作，這些操作可以視為一個(gè)完成的邏輯處理工作單元，要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行，是不可分割的工作單元。
事務(wù)的四大特性（簡稱ACID）：
原子性（Atomicity）：一個(gè)事務(wù)是一個(gè)不可分割的工作單位，事務(wù)中包括的操作要么都做，要么都不做。 一致性（Consistency）：事務(wù)必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。一致性與原子性是密切相關(guān)的。 隔離性（Isolation）：一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)并發(fā)的其他事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾. 持久性（Durability）：指一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的,接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對(duì)其有任何影響。
事務(wù)中常見問題
臟讀（dirty read）：就是一個(gè)A事務(wù)即便沒有提交，它對(duì)數(shù)據(jù)的修改也可以被其他事務(wù)B事務(wù)看到，B事務(wù)讀到了A事務(wù)還未提交的數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)有可能是錯(cuò)的，有可能A不想提交這個(gè)數(shù)據(jù)，這只是A事務(wù)修改數(shù)據(jù)過程中的一個(gè)中間數(shù)據(jù)，但是被B事務(wù)讀到了，這種行為被稱作臟讀，這個(gè)數(shù)據(jù)被稱為臟數(shù)據(jù)
不可重復(fù)讀（non-repeatable read）：在A事務(wù)內(nèi)，多次讀取同一個(gè)數(shù)據(jù)，但是讀取的過程中，B事務(wù)對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改，導(dǎo)致此數(shù)據(jù)變化了，那么A事務(wù)再次讀取的時(shí)候，數(shù)據(jù)就和第一次讀取的時(shí)候不一樣了，這就叫做不可重復(fù)讀
幻讀（phantom read）：A事務(wù)多次查詢數(shù)據(jù)庫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)查詢的數(shù)據(jù)條數(shù)不一樣，A事務(wù)多次查詢的間隔中，B事務(wù)又寫入了一些符合查詢條件的多條數(shù)據(jù)（這里的寫入可以是update，insert，delete），A事務(wù)再查的話，就像發(fā)生了幻覺一樣，怎么突然改變了這么多，這種現(xiàn)象這就叫做幻讀
隔離級(jí)別——產(chǎn)生問題的原因
多個(gè)事務(wù)互相影響，并沒有隔離好，就是我們剛才提到的事務(wù)的四大特性中的 隔離性（Isolation） 出現(xiàn)了問題 事務(wù)的隔離級(jí)別并沒有設(shè)置好，下面我們來看下事務(wù)究竟有哪幾種隔離級(jí)別
隔離級(jí)別 讀未提交（read uncommitted RU）： 一個(gè)事務(wù)還沒提交時(shí)，它做的變更就能被別的事務(wù)看到 讀提交（read committed RC）： 一個(gè)事務(wù)提交之后，它做的變更才會(huì)被其他事務(wù)看到。 可重復(fù)讀（repeatable read RR）： 一個(gè)事務(wù)執(zhí)行過程中看到的數(shù)據(jù)，總是跟這個(gè)事務(wù)在啟動(dòng)時(shí)看到的數(shù)據(jù)是一致的。當(dāng)然在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下，未提交變更對(duì)其他事務(wù)也是不可見的。 串行化（serializable ）： 顧名思義是對(duì)于同一行記錄，“寫”會(huì)加“寫鎖”，“讀”會(huì)加“讀鎖”。當(dāng)出現(xiàn)讀寫鎖沖突的時(shí)候，后訪問的事務(wù)必須等前一個(gè)事務(wù)執(zhí)行完成，才能繼續(xù)執(zhí)行。
我們來看個(gè)例子，更加直觀的了解這四種隔離級(jí)別和上述問題臟讀，不可重復(fù)讀，幻讀的關(guān)系
下面我們討論下當(dāng)事務(wù)處于不同隔離級(jí)別情況時(shí)，V1,V2,V3分別是什么不同的值吧
讀未提交 (RU)： A事務(wù)可以讀取到B事務(wù)修改的值，即便B事務(wù)沒有提交。所以V1就是200
V1 : 200 V2 : 200 V3 : 200
讀提交（RC）： 當(dāng)B事務(wù)沒有提交的時(shí)候，A事務(wù)不可以看到B事務(wù)修改的值，只有提交以后才可以看到
V1 : 100 V2 : 200 V3 : 200
可重復(fù)讀（RR）： A事務(wù)多次讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總和第一次讀取的一樣，
V1 : 100 V2 : 100 V3 : 200
串行化（S）： 事務(wù)A在執(zhí)行的時(shí)候，事務(wù)B會(huì)被鎖住，等事務(wù)A執(zhí)行結(jié)束后，事務(wù)B才可以繼續(xù)執(zhí)行
V1 : 100 V2 : 100 V3 : 200
MVCC原理
MVCC（Multi-Version Concurrency Control）多版本并發(fā)控制，是數(shù)據(jù)庫控制并發(fā)訪問的一種手段。
特別要注意MVCC只在 讀已提交(RC) 和 可重復(fù)度（RR） 這兩種事務(wù)隔離級(jí)別下才有效 是 數(shù)據(jù)庫引擎（InnoDB） 層面實(shí)現(xiàn)的，用來處理讀寫沖突的手段（不用加鎖），提高訪問性能
MVCC是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？它靠的就是版本鏈和一致性視圖
1. 版本鏈
版本鏈?zhǔn)且粭l鏈表，鏈接的是每條數(shù)據(jù)曾經(jīng)的修改記錄
那么這個(gè)版本鏈又是如何形成的呢，每條數(shù)據(jù)又是靠什么鏈接起來的呢？
其實(shí)是這樣的，對(duì)于InnoDB存儲(chǔ)引擎的表來說，它的聚簇索引記錄包含兩個(gè)隱藏字段
trx_id: 存儲(chǔ)修改此數(shù)據(jù)的事務(wù)id，只有這個(gè)事務(wù)操作了某些表的數(shù)據(jù)后當(dāng)更改操作發(fā)生的時(shí)候（update,delete,insert），才會(huì)分配唯一的事務(wù)id,并且此事務(wù)id是遞增的 roll_pointer: 指針，指向上一次修改的記錄 row_id(非必須): 當(dāng)有主鍵或者有不允許為null的unique鍵時(shí)，不包含此字段
假如說當(dāng)前數(shù)據(jù)庫有一條這樣的數(shù)據(jù)，假設(shè)是事務(wù)ID為100的事務(wù)插入的這條數(shù)據(jù)，那么此條數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)如下：
后來，事務(wù)200，事務(wù)300，分別來修改此數(shù)據(jù)：
所以此時(shí)的版本鏈如下：
我們每更改一次數(shù)據(jù)，就會(huì)插入一條undo日志，并且記錄的roll_pointer指針會(huì)指向上一條記錄，如圖所示：
第一條數(shù)據(jù)是小杰，事務(wù)ID為100 事務(wù)ID為200的事務(wù)將名稱從小杰改為了A 事務(wù)ID為200的事務(wù)將名稱從A又改為了B 事務(wù)ID為300的事務(wù)將名稱從B又改為了C
所以串成的鏈表就是 C -> B -> A -> 小杰 （從最新的數(shù)據(jù)到最老的數(shù)據(jù)）
2. 一致性視圖（ReadView）
需要判斷版本鏈中的哪個(gè)版本是是當(dāng)前事務(wù)可見的，因此有了一致性視圖的概念。其中有四個(gè)屬性比較重要
m_ids: 在生成ReadView時(shí)，當(dāng)前活躍的讀寫事務(wù)的事務(wù)id列表 min_trx_id: m_ids的最小值 max_trx_id: m_ids的最大值+1 creator_trx_id: 生成該事務(wù)的事務(wù)id，單純開啟事務(wù)是沒有事務(wù)id的，默認(rèn)為0，creator_trx_id是0。
版本鏈中的當(dāng)前版本是否可以被當(dāng)前事務(wù)可見的要根據(jù)這四個(gè)屬性按照以下幾種情況來判斷
當(dāng) trx_id = creator_trx_id 時(shí):當(dāng)前事務(wù)可以看見自己所修改的數(shù)據(jù)， 可見， 當(dāng) trx_id < min_trx_id 時(shí) : 生成此數(shù)據(jù)的事務(wù)已經(jīng)在生成readView前提交了， 可見 當(dāng) trx_id >= max_trx_id 時(shí) :表明生成該數(shù)據(jù)的事務(wù)是在生成ReadView后才開啟的， 不可見 當(dāng) min_trx_id <= trx_id < max_trx_id 時(shí) trx_id 在 m_ids 列表里面 ：生成ReadView時(shí)，活躍事務(wù)還未提交，不可見 trx_id 不在 m_ids 列表里面 ：事務(wù)在生成readView前已經(jīng)提交了，可見
如果某個(gè)版本數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前事務(wù)不可見，那么則要順著版本鏈繼續(xù)向前尋找下個(gè)版本，繼續(xù)這樣判斷，以此類推。
注：RR和RC生成一致性視圖的時(shí)機(jī)不一樣 （這也是兩種隔離級(jí)別實(shí)現(xiàn)的主要區(qū)別）
讀提交（read committed RC） 是在每一次select的時(shí)候生成ReadView的 可重復(fù)讀（repeatable read RR）是在第一次select的時(shí)候生成ReadView的
下面咱們一起來舉個(gè)例子實(shí)戰(zhàn)一下。
RR與RC和MVCC的例子實(shí)戰(zhàn)
假如說，我們有多個(gè)事務(wù)如下執(zhí)行，我們通過這個(gè)例子來分析當(dāng)數(shù)據(jù)庫隔離級(jí)別為RC和RR的情況下，當(dāng)時(shí)讀數(shù)據(jù)的一致性視圖和版本鏈，也就是MVCC，分別是怎么樣的。
假設(shè)數(shù)據(jù)庫中有一條初始數(shù)據(jù) 姓名是java小杰要加油，id是1 （id,姓名,trx_id,roll_point），插入此數(shù)據(jù)的事務(wù)id是1 尤其要指出的是，只有這個(gè)事務(wù)操作了某些表的數(shù)據(jù)后當(dāng)更改操作發(fā)生的時(shí)候（update,delete,insert），才會(huì)分配唯一的事務(wù)id,并且此事務(wù)id是遞增的，單純開啟事務(wù)是沒有事務(wù)id的，默認(rèn)為0，creator_trx_id是0。 以下例子中的A,B,C的意思是將姓名更改為A,B,C 讀也是讀取當(dāng)前時(shí)刻的姓名,默認(rèn)全都開啟事務(wù),并且此事務(wù)都經(jīng)歷過某些操作產(chǎn)生了事務(wù)id
讀已提交（RC）與MVCC
當(dāng)T1時(shí)刻時(shí)，事務(wù)100修改名字為A 當(dāng)T2時(shí)刻時(shí)，事務(wù)100修改名字為B 當(dāng)T3時(shí)刻時(shí)，事務(wù)200修改名字為C 當(dāng)T4時(shí)刻時(shí)，事務(wù)300開始讀取名字
同顏色代表是同一事務(wù)內(nèi)的操作
- m_ids 是[100,200]： 當(dāng)前活躍的讀寫事務(wù)的事務(wù)id列表
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min_trx_id 是 100： m_ids的最小值
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max_trx_id 是 201： m_ids的最大值+1
當(dāng)前數(shù)據(jù)的trx_id(事務(wù)id)是 200，符合min_trx_id<=trx_id<max_trx_id 此時(shí)需要判斷 trx_id 是否在m_ids活躍事務(wù)列表里面，一看，活躍事務(wù)列表里面是【100，200】，只有兩個(gè)事務(wù)活躍，而此時(shí)的trx_id是200，則trx_id在活躍事務(wù)列表里面，活躍事務(wù)列表代表還未提交的事務(wù)，所以該版本數(shù)據(jù)不可見，就要根據(jù)roll_point指針指向上一個(gè)版本，繼續(xù)這樣的判斷，上一個(gè)版本事務(wù)id是100，數(shù)據(jù)是B，發(fā)現(xiàn)100也在活躍事務(wù)列表里面，所以不可見，繼續(xù)找到上個(gè)版本，事務(wù)是100，數(shù)據(jù)是A，發(fā)現(xiàn)是同樣的情況，繼續(xù)找到上個(gè)版本，發(fā)現(xiàn)事務(wù)是1，數(shù)據(jù)是小杰，1小于100，trx_id<min_trx_id，代表生成這個(gè)數(shù)據(jù)的事務(wù)已經(jīng)在生成ReadView前提交了，此數(shù)據(jù)可以被讀到。所以讀取的數(shù)據(jù)就是小杰。
分析完第一個(gè)讀，我們繼續(xù)向下分析
當(dāng)T5時(shí)刻時(shí)，事務(wù)100提交 當(dāng)T6時(shí)刻時(shí)，事務(wù)300將名字改為D 當(dāng)T7時(shí)刻時(shí)，事務(wù)400讀取當(dāng)前數(shù)據(jù)
此時(shí) （重新生成一致性視圖ReadView）
-
m_ids 是[200,300]： 當(dāng)前活躍的讀寫事務(wù)的事務(wù)id列表 min_trx_id 是 200： m_ids的最小值 max_trx_id 是 301： m_ids的最大值+1
當(dāng)前數(shù)據(jù)事務(wù)id是300，數(shù)據(jù)為D，符合min_trx_id<=trx_id<max_trx_id 此時(shí)需要判斷數(shù)據(jù)是否在活躍事務(wù)列表里，300在這里面，所以就是還未提交的事務(wù)就是不可見，所以就去查看上個(gè)版本的數(shù)據(jù)，上個(gè)版本事務(wù)id是200，數(shù)據(jù)是C，也在活躍事務(wù)列表里面，也不可見，繼續(xù)向上個(gè)版本找，上個(gè)版本事務(wù)id是100，數(shù)據(jù)是B，100小于min_trx_id，就代表，代表生成這個(gè)數(shù)據(jù)的事務(wù)已經(jīng)在生成ReadView前提交了，此數(shù)據(jù)可見，所以讀取出來的數(shù)據(jù)就是B。
分析完第二個(gè)讀，我們繼續(xù)向下分析
當(dāng)T8時(shí)刻時(shí)，事務(wù)200將名字改為E 當(dāng)T9時(shí)刻時(shí)，事務(wù)200提交 當(dāng)T10時(shí)刻時(shí)，事務(wù)300讀取當(dāng)前數(shù)據(jù)
此時(shí)這條數(shù)據(jù)的版本鏈如下：
此時(shí) （重新生成一致性視圖ReadView）
-
m_ids 是[300]： 當(dāng)前活躍的讀寫事務(wù)的事務(wù)id列表 min_trx_id 是 300： m_ids的最小值 max_trx_id 是 301： m_ids的最大值+1
當(dāng)前事務(wù)id是200，200<min_trx_id ,代表生成這個(gè)數(shù)據(jù)的事務(wù)已經(jīng)在生成ReadView前提交了，此數(shù)據(jù)可見，所以讀出的數(shù)據(jù)就是E。
當(dāng)隔離級(jí)別是讀已提交RC的情況下，每次讀都會(huì)重新生成 一致性視圖（ReadView）
T4時(shí)刻 事務(wù)300讀取到的數(shù)據(jù)是小杰 T7時(shí)刻 事務(wù)400讀取到的數(shù)據(jù)是B T10時(shí)刻 事務(wù)300讀取到的數(shù)據(jù)是E
可重復(fù)讀（RR）與MVCC
所以對(duì)于事務(wù)300來講，它分別在T4和T10的時(shí)候，讀取數(shù)據(jù)，但是它的一致性視圖，用的永遠(yuǎn)都是第一次讀取時(shí)的視圖，就是T3時(shí)刻產(chǎn)生的一致性視圖
RR和RC的版本鏈?zhǔn)且粯拥模桥袛喈?dāng)前數(shù)據(jù)可見與否用到的一致性視圖不一樣
在此可重復(fù)讀RR隔離級(jí)別下，
T4時(shí)刻時(shí)事務(wù)300第一次讀時(shí)的分析和結(jié)果與RC都一樣，可以見上文分析與結(jié)果 T7時(shí)刻時(shí)事務(wù)400第一次讀時(shí)的分析和結(jié)果與RC都一樣，可以見上文分析與結(jié)果 T10時(shí)刻時(shí)事務(wù)300第二次讀時(shí)的一致性視圖和第一次讀時(shí)的一樣，所以此時(shí)到底讀取到什么數(shù)據(jù)就要重新分析了
此時(shí) （用的是第一次讀時(shí)生成的一致性視圖ReadView）
-
m_ids 是[100,200]： 當(dāng)前活躍的讀寫事務(wù)的事務(wù)id列表 min_trx_id 是 100： m_ids的最小值 max_trx_id 是 201： m_ids的最大值+1
此時(shí)的版本鏈?zhǔn)?/p>
當(dāng)前數(shù)據(jù)的事務(wù)id是200，數(shù)據(jù)是E，在當(dāng)前事務(wù)活躍列表里面，所以數(shù)據(jù)不可見，根據(jù)回滾指針找到上個(gè)版本，發(fā)現(xiàn)事務(wù)id是300，當(dāng)前事務(wù)也是300，可見，所以讀取的數(shù)據(jù)是D
當(dāng)隔離級(jí)別是可重復(fù)讀RR的情況下，每次讀都會(huì)用第一次讀取數(shù)據(jù)時(shí)生成的一致性視圖（ReadView）
T4時(shí)刻 事務(wù)300讀取到的數(shù)據(jù)是小杰 T7時(shí)刻 事務(wù)400讀取到的數(shù)據(jù)是B T10時(shí)刻 事務(wù)300讀取到的數(shù)據(jù)是D
