Mysql事务学习笔记
1、事务概述
事务是数据库的执行单元，它包含了一条或多条sql语句，进行的操作是要么全部执行，要么全部都不执行。
2、事务执行命令
语法格式：
start transaction;
//sql语句
commit;
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
mysql> update user set money=money+100 where username = 'lxy';
Query OK, 1 row affected (0.08 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql> update user set money=money-100 where username = 'Rlxy93';
Query OK, 1 row affected (0.08 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
在Mysql中，默认使用的是自动提交。
mysql> show variables like "autocommit";
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| autocommit | ON |
+---------------+-------+
1 row in set (0.11 sec)
即如果没有直接start transaction，执行的每条sql语句都会被当成一个事务来操作。
如果关闭了autocommit，那么执行的所有sql语句都在一个事务中，
mysql> update user set money=money+100 where username = 'lxy';
Query OK, 1 row affected (0.08 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql> update user set money=money-100 where username = 'Rlxy93';
Query OK, 1 row affected (0.09 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
如果使用了一些特殊的命令，那么Mysql会强制提交事务。比如create table/drop table/alter table/lock tables等语句。
3、ACID
ACID是事务的四个特性，其中包括原子性、一致性、隔离性、持久性。
3.1、A（原子性）
原子性是事务的基本工作单位，要么全部执行，要么全部不执行，如果执行失败则回滚，执行成功则提交。
原子性主要是靠Mysql日志中的事务日志来操作的。
事务日志分为两种：redo log和undo log。
【redo log】
Mysql对数据进行修改的时候，需要将数据从磁盘读取到buffer pool中，然后对buffer pool进行修改，这时，buffer pool的数据和磁盘上的数据不一致，如果在修改时出现故障，那么会导致修改的数据丢失，这时需要一个记录buffer pool修改记录的文件，它就是redo log。
当机器发生故障的时候，由于修改记录已经保存到这个redo log上了，就可以根据这个文件上记录的修改记录，还原发生故障前的数据。
比如，将name="lxy"的记录修改成name="rlxy93"，这时，redo log保存的时候会将name="rlxy93"保存，如果机器出现故障，重启后将redo log中的name="rlxy93"恢复即可。
注意：buffer pool中的数据写入到磁盘时是一个随机IO，效率较低。而buffer pool中的修改记录写入到redo log是一个顺序IO，效率较高。
【undo log】
和redo log相反，undo log记录的是对buffer pool操作之前的数据，以保证事务回滚。
比如，将name="lxy"的记录修改成name="rlxy93"，这时，redo log保存的时候会将name="rlxy93"保存，而undo log保存的是name="lxy"，在进行回滚操作时，undo log就可以起到作用。
3.2、D（持久性）
持久性是指事务提交以后，对数据的改变便是永久性的。
持久性主要依靠redo log来实现。
测试：开启事务修改数据。
数据表准备：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.34 sec)
mysql> update ADMIN set FEE = FEE + 100 where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.09 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
此时，数据修改还没有持久化到数据文件。
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
使用commit提交后，数据库被修改。
3.3、I（隔离性）
隔离性是指一个事务的操作和其他的事务的操作是隔离的，各个事务之间没有干扰。
【锁】
由于隔离性要求同一时间只能有一个事务对数据进行操作，InnoDB通过锁来控制。
锁：事务在修改数据之前，需要先请求得到一个锁，得到锁之后才能对数据进行操作，在执行期间，其他事务只能等它操作完成之后释放锁才能得到一个新的锁。
【行锁和表锁】
锁分为行锁、表锁和介于二者之间的页锁。
顾名思义，行锁在操作数据时只锁定需要操作的数据，表锁是在操作数据时会锁定整张表。出于性能的考虑，大部分的情况下都是使用的行锁。
【测试表锁】
A客户端加锁，并查询ADMIN表：
mysql> lock table ADMIN write;
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
mysql> select * from ADMIN;
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| ID | USER_ID | TRAVELDATE | FEE | DAYS |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| 1 | iz2zeaf5jdjve80rjlsjgnz | 2016-01-01 | 300 | 10 |
| 2 | userid | 2019-12-20 | 10 | 10 |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
2 rows in set (0.13 sec)
B客户端直接查询ADMIN表：
mysql> select * from ADMIN;
B客户端这时直接卡住了，需要等待A客户端释放锁。
A客户端释放锁：
mysql> unlock tables;
Query OK, 0 rows affected (0.89 sec)
B客户端立即查询到数据：
mysql> select * from ADMIN;
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| ID | USER_ID | TRAVELDATE | FEE | DAYS |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| 1 | iz2zeaf5jdjve80rjlsjgnz | 2016-01-01 | 300 | 10 |
| 2 | userid | 2019-12-20 | 10 | 10 |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
2 rows in set (114.20 sec)
【测试行锁】
A客户端开启事务，并修改id为1的数据：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.70 sec)
mysql> update ADMIN set FEE = 0 where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.24 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
B客户端直接修改id为1和2的数据：
mysql> update ADMIN set FEE = 1000 where id = 1;
1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
mysql> update ADMIN set FEE = 1000 where id = 2;
Query OK, 1 row affected (0.68 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
这时会提示id为1的记录已经被锁。需要等事务结束，即事务提交。
而id为2的记录可以直接修改。
A客户端提交事务：
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.71 sec)
这时，B客户端再次修改id为1的记录：
mysql> update ADMIN set FEE = 1000 where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.18 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
这时才修改成功，表示A客户端在修改时，使用的是行锁。
【行锁自动变成表锁】
对ADMIN表设置两个索引。
在A客户端中开启事务，并根据条件修改数据：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.17 sec)
mysql> update ADMIN set FEE = 0 where FEE = 1000;
Query OK, 0 rows affected (0.16 sec)
Rows matched: 0 Changed: 0 Warnings: 0
在B客户端中修改id为2的记录：
mysql> update ADMIN set FEE = 1000 where id = 2;
1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
这时，B客户端修改失败，根据表中的数据，A客户端中加锁的应该是id为1的记录。这是因为，使用了where来检索数据，会导致索引失效，从而让行锁自动变成表锁。
A客户端提交事务：
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.70 sec)
B客户端重新修改id为2的记录：
mysql> update ADMIN set FEE = 1000 where id = 2;
Query OK, 1 row affected (0.63 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
【间隙锁】
定义：当使用范围条件来操作记录时，InnoDB会对符合条件的记录加锁，同时也会对符合条件但不存在的记录加锁，后者叫做间隙锁。
坏处：当where的范围是1-10，表中只存在1,3,5,7,9时，会对2,4,6,8,10加锁，如果插入2,4,6,8,10，会出现错误，无法插入。
测试：
ADMIN表
A客户端开启事务，并查询id为1-7之间的记录：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.64 sec)
mysql> update ADMIN set FEE = 0 where id >= 1 and id <=7;
Query OK, 3 rows affected (0.16 sec)
Rows matched: 4 Changed: 3 Warnings: 0
B客户端插入一条id为3,4,6的记录：
mysql> insert into ADMIN values(3,"1","2019-12-21",1,1);
1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
这时，B客户端会提示有锁，无法插入。
A客户端提交事务：
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.61 sec)
B客户端重新插入：
mysql> insert into ADMIN values(3,"1","2019-12-21",1,1);
Query OK, 1 row affected (0.18 sec)
mysql> insert into ADMIN values(4,"1","2019-12-21",1,1);
Query OK, 1 row affected (0.18 sec)
mysql> insert into ADMIN values(6,"1","2019-12-21",1,1);
Query OK, 1 row affected (0.18 sec)
【脏读、不可重复读和幻读】
脏读：事务B读取到事务A中还未提交的数据。
不可重复读：事务A读取两次同一个数据，结果不一致。
幻读：事务A查询两次数据库，查询到的记录条数不一致。
【事务的四种隔离级别】
| 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
|---|---|---|---|
| Read uncommitted | √ | √ | √ |
| Read committed | × | √ | √ |
| Repeatable read | × | × | √ |
| Serializable | × | × | × |
【数据库默认的隔离级别】
mysql> select @@tx_isolation;
+-----------------+
| @@tx_isolation |
+-----------------+
| REPEATABLE-READ |
+-----------------+
1 row in set (0.34 sec)
3.3.1、事务的四种隔离级别测试
准备：设置不自动提交事务。
mysql> show variables like '%autocommit%';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| autocommit | ON |
+---------------+-------+
1 row in set (0.06 sec)
mysql> set autocommit = off;
Query OK, 0 rows affected (0.04 sec)
mysql> show variables like '%autocommit%';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| autocommit | OFF |
+---------------+-------+
1 row in set (0.06 sec)
【Read uncommitted】
设置事务的隔离级别
mysql> set tx_isolation='read-uncommitted';
Query OK, 0 rows affected (0.22 sec)
mysql> select @@tx_isolation;
+------------------+
| @@tx_isolation |
+------------------+
| READ-UNCOMMITTED |
+------------------+
1 row in set (0.07 sec)
开启AB两个客户端：
A客户端操作，将FEE字段的值+100：
mysql> use DB1;
Database changed
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)
mysql> update ADMIN set FEE = FEE + 100 where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.10 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
B客户端查询：
mysql> set tx_isolation='read-uncommitted';
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
mysql> SELECT * FROM ADMIN;
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| ID | USER_ID | TRAVELDATE | FEE | DAYS |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| 1 | iz2zeaf5jdjve80rjlsjgnz | 2016-01-01 | 300 | 10 |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
1 row in set (0.10 sec)
这时，B读取到的是A还未提交的数据，如果这时A出现异常，需要回滚，B读取到的数据属于脏读。
【Read committed】
A客户端设置成read-committed
mysql> set tx_isolation='read-committed';
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
B客户端设置成read-committed
mysql> set tx_isolation='read-committed';
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
A客户端开启事务，同时查询ADMIN表：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)
mysql> select * from ADMIN;
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| ID | USER_ID | TRAVELDATE | FEE | DAYS |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| 1 | iz2zeaf5jdjve80rjlsjgnz | 2016-01-01 | 200 | 10 |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
1 row in set (0.14 sec)
B客户端开启事务，同时修改ADMIN表并提交：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)
mysql> update ADMIN set FEE = FEE + 100 where id = 1;
Query OK, 1 row affected (0.09 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.13 sec)
A客户端再次查询ADMIN表：
mysql> select * from ADMIN;
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| ID | USER_ID | TRAVELDATE | FEE | DAYS |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| 1 | iz2zeaf5jdjve80rjlsjgnz | 2016-01-01 | 300 | 10 |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
1 row in set (0.34 sec)
这时，A客户端的两次查询得到的数据的值不一致，属于不可重复读。
【repeatable-read】
A客户端设置成repeatable-read
mysql> set tx_isolation='repeatable-read';
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
B客户端设置成repeatable-read
mysql> set tx_isolation='repeatable-read';
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
A客户端开启事务，并查询ADMIN表：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.30 sec)
mysql> select * from ADMIN;
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| ID | USER_ID | TRAVELDATE | FEE | DAYS |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| 1 | iz2zeaf5jdjve80rjlsjgnz | 2016-01-01 | 300 | 10 |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
1 row in set (0.14 sec)
B客户端开启事务，并插入一条数据提交：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.26 sec)
mysql> insert into ADMIN values(2,"userid","2019-12-20",10,10);
Query OK, 1 row affected (0.10 sec)
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.10 sec)
这时，A客户端查询ADMIN表：
mysql> select * from ADMIN;
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| ID | USER_ID | TRAVELDATE | FEE | DAYS |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| 1 | iz2zeaf5jdjve80rjlsjgnz | 2016-01-01 | 300 | 10 |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
1 row in set (0.13 sec)
还是只有一条数据
A客户端插入一条一模一样的数据：
mysql> insert into ADMIN values(2,"userid","2019-12-20",10,10);
1062 - Duplicate entry '2' for key 'PRIMARY'
插入失败。A客户端插入id为2的记录失败，从select语句的查询结果来看，是能够插入的，但是在物理表上已经存在了id为2的数据，A属于幻读了id为2的记录。
【serializable】
A客户端设置成serializable
mysql> set tx_isolation='serializable';
Query OK, 0 rows affected (0.08 sec)
B客户端设置成repeatable-read
mysql> set tx_isolation='repeatable-read';
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
B客户端开启事务，并插入一条数据：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.25 sec)
mysql> insert into ADMIN values(3,"userid","2019-12-20",10,10);
Query OK, 1 row affected (0.08 sec)
A客户端开启事务，并查询ADMIN表：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
mysql> select * from ADMIN;
Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
这是A会提示有锁，需要等待B客户端提交。
B客户端提交
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.53 sec)
A客户端重新查询ADMIN表：
mysql> select * from ADMIN;
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| ID | USER_ID | TRAVELDATE | FEE | DAYS |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
| 1 | iz2zeaf5jdjve80rjlsjgnz | 2016-01-01 | 300 | 10 |
| 2 | userid | 2019-12-20 | 10 | 10 |
+----+-------------------------+------------+-----+------+
2 rows in set (0.13 sec)
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.08 sec)
3.3.2、事务加锁
使用for update上锁。
数据表准备：
开启一个查询窗口查询ID为1的记录：
start transaction;
select * from ADMIN where id = 1 for update;
----------运行结果--------
1 iz2zeaf5jdjve80rjlsjgnz 2016-01-01 100 10
开启另一个查询窗口更新ID为1的记录：
start transaction;
update ADMIN set FEE = FEE + 100 where id = 1;
commit;
------------运行结果-----------
start transaction
> OK
> 时间: 0.084s
update ADMIN set FEE = FEE + 100 where id = 1
这时，update语句还没有执行，因为前一个查询窗口对update语句操作的行加了锁。
提交select的事务：
commit;
------------运行结果-----------
commit
> OK
> 时间: 0.093s
update事务：
update ADMIN set FEE = FEE + 100 where id = 1
> 1205 - Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
> 时间: 51.097s
3.4、C（一致性）
一致性是指事务提交后，数据库的完整性约束没有被破坏，事务执行的前后的数据都是合法的。
3.5、总结
原子性：事务里面的语句要么全部执行，要么全部不执行。
持久性：事务提交后，如果机器宕机，数据不会丢失。
隔离性：多个事务之间相互不受影响。
问题
Q1：redo log作用是记录buffer pool的修改记录，那为什么不直接修改对应的数据文件？
A1：buffer pool把数据写入到磁盘是随机IO，写入到redo log中是顺序IO。Mysql第一次启动时就会为redo log分配好预定的空间，以保证能够存储在一段连续的内存单元上。
Q2：发生脏读，不可重复读等该如何解决？
A2：
1、更新前加锁，使用for update语句。
2、设置更高的隔离级别。
3、程序中加锁。