程序员面试宝典之Mysql数据库Innodb引擎的4个隔离级别

题目：请阐述Mysql Innodb引擎的4个隔离级别

难度：三星

面试频率：五星

这道题真的是一道数据库的高频题，数据库题除了索引的原理之外就是这道题的面试频率最高。

1Read uncommitted（读未提交）：，最低的隔离级别，可以一个事务读到其他事务没有提交的数据，也称脏读，这个隔离级别很少人用

2Read committed（读已提交）：相比于读未提交，这个隔离级别只能读到其他事物已经提交了的数据，这个隔离级别用得比较多。但是不是Mysql默认的隔离级别

3Repeatable read（可重复读）： 在读已提交隔离级别中，2次读取同一个变量如果其他事务修改了它的值，会读到的不一样。而在这个隔离级别中，顾名思义，一个事务开始读了。多次读到的值可以保证是一样的

4Serializable 序列化 在这个隔离级别下，所有的事务都将串行 *** 作，是隔离级别最高的也是效率最低的，很少人用

面试官追问：Innodb引擎默认隔离级别是哪个

答：可重复读

面试官追问：可重复读的实现原理

答：使用了MVCC多版本控制（类似乐观锁），Innodb引擎会给每一行数据加一个版本号信息，当一个事务修改一个数据时会增加它的版本号+1，当一个事务开始的时候会缓存下此时的版本号，后面读取的时候只会读取这个版本号的数据，因此别的事务提交了修改数据的版本号大于它，因此不会被读到

面试官追问：事务的隔离级别如何设置：

答：在Mysql命令行下调用命令 set globaltx_isolation，但这样Mysql重启失效，修改mycnf来永久设置

面试官追问：可重读读有什么问题

答：会出现幻读，幻读是指事务读取到一个值无法准确继续后续 *** 作。例如读取一个值，没有则插入，但是等插入的时候其他事务已经插入了，这就会导致插入失败，解决办法：sql语句显示加锁 ：select xxxx for update,其他事务修改数据则会阻塞

术式之后皆为逻辑，一切皆为需求和实现。希望此文能从需求、现状和解决方式的角度帮大家理解隔离级别。

隔离级别的产生

在串型执行的条件下，数据修改的顺序是固定的、可预期的结果，但是并发执行的情况下，数据的修改是不可预期的，也不固定，为了实现数据修改在并发执行的情况下得到一个固定、可预期的结果，由此产生了隔离级别。

所以隔离级别的作用是用来平衡数据库并发访问与数据一致性的方法。

事务的4种隔离级别

READ UNCOMMITTED       未提交读，可以读取未提交的数据。READ COMMITTED         已提交读，对于锁定读(select with for update 或者 for share)、update 和 delete 语句，                       InnoDB 仅锁定索引记录，而不锁定它们之间的间隙，因此允许在锁定的记录旁边自由插入新记录。                       Gap locking 仅用于外键约束检查和重复键检查。REPEATABLE READ        可重复读，事务中的一致性读取读取的是事务第一次读取所建立的快照。SERIALIZABLE           序列化

在了解了 4 种隔离级别的需求后，在采用锁控制隔离级别的基础上，我们需要了解加锁的对象(数据本身&间隙)，以及了解整个数据范围的全集组成。

数据范围全集组成

SQL 语句根据条件判断不需要扫描的数据范围（不加锁）；

SQL 语句根据条件扫描到的可能需要加锁的数据范围；

以单个数据范围为例，数据范围全集包含：（数据范围不一定是连续的值，也可能是间隔的值组成）

1 数据已经填充了整个数据范围：（被完全填充的数据范围，不存在数据间隙）

整形，对值具有唯一约束条件的数据范围 1～5 ，

已有数据1、2、3、4、5，此时数据范围已被完全填充；

整形，对值具有唯一约束条件的数据范围 1 和 5 ，

已有数据1、5，此时数据范围已被完全填充；

2 数据填充了部分数据范围：（未被完全填充的数据范围，是存在数据间隙）

整形的数据范围 1～5 ，

已有数据 1、2、3、4、5，但是因为没有唯一约束，

所以数据范围可以继续被 1～5 的数据重复填充；

整形，具有唯一约束条件的数据范围 1～5 ，

已有数据 2，5，此时数据范围未被完全填充，还可以填充 1、3、4 ；

3 数据范围内没有任何数据（存在间隙）

如下：

整形的数据范围 1～5 ，数据范围内当前没有任何数据。

在了解了数据全集的组成后，我们再来看看事务并发时，会带来的问题。

无控制的并发所带来的问题

并发事务如果不加以控制的话会带来一些问题，主要包括以下几种情况。

1 范围内已有数据更改导致的：

更新丢失：当多个事务选择了同一行，然后基于最初选定的值更新该行时，

由于每个事物不知道其他事务的存在，最后的更新就会覆盖其他事务所做的更新；

脏读： 一个事务正在对一条记录做修改，这个事务完成并提交前，这条记录就处于不一致状态。

这时，另外一个事务也来读取同一条记录，如果不加控制，

第二个事务读取了这些“脏”数据，并据此做了进一步的处理，就会产生提交的数据依赖关系。

这种现象就叫“脏读”。

2 范围内数据量发生了变化导致：

不可重复读：一个事务在读取某些数据后的某个时间，再次读取以前读过的数据，

却发现其读出的数据已经发生了改变，或者某些记录已经被删除了。

这种现象就叫“不可重复读”。

幻读：一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，

却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据，这种现象称为“幻读”。

可以简单的认为满足条件的数据量变化了。

因为无控制的并发会带来一系列的问题，这些问题会导致无法满足我们所需要的结果。因此我们需要控制并发，以实现我们所期望的结果(隔离级别)。

MySQL 隔离级别的实现

InnoDB 通过加锁的策略来支持这些隔离级别。

行锁包含：

Record Locks

索引记录锁，索引记录锁始终锁定索引记录，即使表中未定义索引，

这种情况下，InnoDB 创建一个隐藏的聚簇索引，并使用该索引进行记录锁定。

Gap Locks

间隙锁是索引记录之间的间隙上的锁，或者对第一条记录之前或者最后一条记录之后的锁。

间隙锁是性能和并发之间权衡的一部分。

对于无间隙的数据范围不需要间隙锁，因为没有间隙。

Next-Key Locks

索引记录上的记录锁和索引记录之前的 gap lock 的组合。

假设索引包含 10、11、13 和 20。

可能的next-key locks包括以下间隔，其中圆括号表示不包含间隔端点，方括号表示包含端点：

(负无穷大, 10]    (10, 11]    (11, 13]    (13, 20]    (20, 正无穷大)        对于最后一个间隔，next-key将会锁定索引中最大值的上方，

左右滑动进行查看

"上确界"伪记录的值高于索引中任何实际值。

上确界不是一个真正的索引记录，因此，实际上，这个 next-key 只锁定最大索引值之后的间隙。

基于此，当获取的数据范围中，数据已填充了所有的数据范围，那么此时是不存在间隙的，也就不需要 gap lock。

对于数据范围内存在间隙的，需要根据隔离级别确认是否对间隙加锁。

默认的 REPEATABLE READ 隔离级别，为了保证可重复读，除了对数据本身加锁以外，还需要对数据间隙加锁。

READ COMMITTED 已提交读，不匹配行的记录锁在 MySQL 评估了 where 条件后释放。

对于 update 语句，InnoDB 执行 "semi-consistent" 读取，这样它会将最新提交的版本返回到 MySQL，

以便 MySQL 可以确定该行是否与 update 的 where 条件相匹配。

总结&延展：

唯一索引存在唯一约束，所以变更后的数据若违反了唯一约束的原则，则会失败。

当 where 条件使用二级索引筛选数据时，会对二级索引命中的条目和对应的聚簇索引都加锁；所以其他事务变更命中加锁的聚簇索引时，都会等待锁。

行锁的增加是一行一行增加的，所以可能导致并发情况下死锁的发生。

例如，

在 session A 对符合条件的某聚簇索引加锁时，可能 session B 已持有该聚簇索引的 Record Locks，而 session B 正在等待 session A 已持有的某聚簇索引的 Record Locks。

session A 和 session B 是通过两个不相干的二级索引定位到的聚簇索引。

session A 通过索引 idA，session B通过索引 idB 。

当 where 条件获取的数据无间隙时，无论隔离级别为 rc 或 rr，都不会存在间隙锁。

比如通过唯一索引获取到了已完全填充的数据范围，此时不需要间隙锁。

间隙锁的目的在于阻止数据插入间隙，所以无论是通过 insert 或 update 变更导致的间隙内数据的存在，都会被阻止。

rc 隔离级别模式下，查询和索引扫描将禁用 gap locking，此时 gap locking 仅用于外键约束检查和重复键检查（主要是唯一性检查）。

rr 模式下，为了防止幻读，会加上 Gap Locks。

事务中，SQL 开始则加锁，事务结束才释放锁。

就锁类型而言，应该有优化锁，锁升级等，例如rr模式未使用索引查询的情况下，是否可以直接升级为表锁。

就锁的应用场景而言，在回放场景中，如果确定事务可并发，则可以考虑不加锁，加快回放速度。

锁只是并发控制的一种粒度，只是一个很小的部分：

从不同场景下是否需要控制并发，(已知无交集且有序的数据的变更，MySQL 的 MTS 相同前置事务的多事务并发回放)

并发控制的粒度，(锁是一种逻辑粒度，可能还存在物理层和其他逻辑粒度或方式)

相同粒度下的优化，(锁本身存在优化，如IX、IS类型的优化锁)

粒度加载的安全&性能(如获取行锁前，先获取页锁，页锁在执行获取行锁 *** 作后即释放，无论是否获取成功)等多个层次去思考并发这玩意。

对于同时运行的多个事务, 当这些事务访问数据库中相同的数据时, 如果没有采取必要的隔离机制, 就会导致各种并发问题:

• 脏读: 对于两个事物 T1, T2, T1 读取了已经被 T2 更新但还没有被提交的字段 之后, 若 T2 回滚, T1读取的内容就是临时且无效的

• 不可重复读: 对于两个事物 T1, T2, T1 读取了一个字段, 然后 T2 更新了该字段 之后, T1再次读取同一个字段, 值就不同了

• 幻读: 对于两个事物 T1, T2, T1 从一个表中读取了一个字段, 然后 T2 在该表中插入了一些新的行 之后, 如果 T1 再次读取同一个表, 就会多出几行

数据库事务的隔离性: 数据库系统必须具有隔离并发运行各个事务的能力, 使它们不会相互影响, 避免各种并发问题

一个事务与其他事务隔离的程度称为隔离级别 数据库规定了多种事务隔离级别, 不同隔离级别对应不同的干扰程度, 隔离级别越高, 数据一致性就越好, 但并发性越弱

数据库提供了4中隔离级别：

隔离级别 描述

READ UNCOMMITTED(读未提交数据) 允许事务读取未被其他事务提交的变更，脏读、不可重复读和幻读的问题都会出现

READ COMMITED(读已提交数据) 只允许事务读取已经被其他事务提交的变更，可以避免脏读，但不可重复读和幻读问题仍然会出现

REPEATABLE READ(可重复读) 确保事务可以多次从一个字段中读取相同的值，在这个事务持续期间，禁止其他事务对这个字段进行更新，可以避免脏读和不可重复读，但幻读的问题依然存在

SERIALIZABLE(串行化) 确保事务可以从一个表中读取相同的行，在这个事务持续期间，禁止其他事务对该表执行插入、更新和删除 *** 作，所有并发问题都可以避免，但性能十分低

Oracle 支持的 2 种事务隔离级别：READ COMMITED, SERIALIZABLE Oracle 默认的事务隔离级别为: READ COMMITED

Mysql 支持 4 中事务隔离级别 Mysql 默认的事务隔离级别为: REPEATABLE READ

隔离级别：

1、Serializable：最严格的级别，事务串行执行，资源消耗最大。

2、REPEATABLE READ：保证了一个事务不会修改已经由另一个事务读取但未提交（回滚）的数据。避免了“脏读取”和“不可重复读取”的情况，但是带来了更多的性能损失。

3、READ COMMITTED:大多数主流数据库的默认事务等级，保证了一个事务不会读到另一个并行事务已修改但未提交的数据，避免了“脏读取”。该级别适用于大多数系统。

4、Read Uncommitted：保证了读取过程中不会读取到非法数据。

优点

1、JAVA EE应该更加容易使用。

2、面向对象的设计比任何实现技术（比如JAVA EE）都重要。

3、面向接口编程，而不是针对类编程。Spring将使用接口的复杂度降低到零。

4、代码应该易于测试。Spring框架会帮助你，使代码的测试更加简单。

5、JavaBean提供了应用程序配置的最好方法。

6、在Java中，已检查异常（Checked exception）被过度使用。框架不应该迫使你捕获不能恢复的异常。

我们设想一个场景，这个场景中我们需要插入多条相关联的数据到数据库，不幸的是，这个过程可能会遇到下面这些问题：

上面的任何一个问题都可能会导致数据的不一致性。为了保证数据的一致性，系统必须能够处理这些问题。事务就是我们抽象出来简化这些问题的首选机制。事务的概念起源于数据库，目前，已经成为一个比较广泛的概念。

何为事务？ 一言蔽之， 事务是逻辑上的一组 *** 作，要么都执行，要么都不执行。

事务最经典也经常被拿出来说例子就是转账了。假如小明要给小红转账 1000 元，这个转账会涉及到两个关键 *** 作，这两个 *** 作必须都成功或者都失败。

事务会把这两个 *** 作就可以看成逻辑上的一个整体，这个整体包含的 *** 作要么都成功，要么都要失败。这样就不会出现小明余额减少而小红的余额却并没有增加的情况。

大多数情况下，我们在谈论事务的时候，如果没有特指 分布式事务 ，往往指的就是 数据库事务 。

数据库事务在我们日常开发中接触的最多了。如果你的项目属于单体架构的话，你接触到的往往就是数据库事务了。

那数据库事务有什么作用呢？

简单来说，数据库事务可以保证多个对数据库的 *** 作（也就是 SQL 语句）构成一个逻辑上的整体。构成这个逻辑上的整体的这些数据库 *** 作遵循： 要么全部执行成功,要么全部不执行 。

另外，关系型数据库（例如： MySQL 、 SQL Server 、 Oracle 等）事务都有 ACID 特性：

ACID

这里要额外补充一点： 只有保证了事务的持久性、原子性、隔离性之后，一致性才能得到保障。也就是说 A、I、D 是手段，C 是目的！

在典型的应用程序中，多个事务并发运行，经常会 *** 作相同的数据来完成各自的任务（多个用户对同一数据进行 *** 作）。并发虽然是必须的，但可能会导致以下的问题。

不可重复读和幻读区别 ：不可重复读的重点是修改比如多次读取一条记录发现其中某些列的值被修改，幻读的重点在于新增或者删除比如多次查询同一条查询语句（DQL）时，记录发现记录增多或减少了。

SQL 标准定义了四个隔离级别：

隔离级别脏读不可重复读幻读 READ-UNCOMMITTED READ-COMMITTED REPEATABLE-READ SERIALIZABLE

MySQL 的隔离级别基于锁和 MVCC 机制共同实现的。

SERIALIZABLE 隔离级别，是通过锁来实现的。除了 SERIALIZABLE 隔离级别，其他的隔离级别都是基于 MVCC 实现。

不过， SERIALIZABLE 之外的其他隔离级别可能也需要用到锁机制，就比如 REPEATABLE-READ 在当前读情况下需要使用加锁读来保证不会出现幻读。

MySQL InnoDB 存储引擎的默认支持的隔离级别是 REPEATABLE-READ（可重读） 。我们可以通过 SELECT @@tx_isolation; 命令来查看，MySQL 80 该命令改为 SELECT @@transaction_isolation;

从上面对 SQL 标准定义了四个隔离级别的介绍可以看出，标准的 SQL 隔离级别定义里，REPEATABLE-READ(可重复读)是不可以防止幻读的。

但是！InnoDB 实现的 REPEATABLE-READ 隔离级别其实是可以解决幻读问题发生的，主要有下面两种情况：

因为隔离级别越低，事务请求的锁越少，所以大部分数据库系统的隔离级别都是 READ-COMMITTED ，但是你要知道的是 InnoDB 存储引擎默认使用 REPEATABLE-READ 并不会有任何性能损失。

InnoDB 存储引擎在分布式事务的情况下一般会用到 SERIALIZABLE 隔离级别。

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