MySQL 事务常见面试题总结 | JavaGuide 审核中

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本文原发于  MySQL知识点&面试题总结

你好,我是 Guide。分享一道群友面试虾皮遇到的 MySQL 事务相关的面试真题。

这篇文章我除了会对群友面试遇到的面试真题进行了解答,还会顺带总结一下 MySQL 事务​部分其他比较常见的问题,希望对你有帮助。

下面是最近更新的一些面试真题:

何谓事务?

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:

  • 数据库中途突然因为某些原因挂掉了。
  • 客户端突然因为网络原因连接不上数据库了。
  • 并发访问数据库时,多个线程同时写入数据库,覆盖了彼此的更改。
  • ......

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操作,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操作,这两个操作必须都成功或者都失败。

  1. 将小明的余额减少 1000 元
  2. 将小红的余额增加 1000 元。

事务会把这两个操作就可以看成逻辑上的一个整体,这个整体包含的操作要么都成功,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。

何谓数据库事务?

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操作(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操作遵循: 要么全部执行成功,要么全部不执行

# 开启一个事务
START TRANSACTION;
# 多条 SQL 语句
SQL1,SQL2...
## 提交事务
COMMIT;

另外,关系型数据库(例如: MySQLSQL ServerOracle 等)事务都有 ACID 特性:

  1. 原子性Atomicity ) : 事务是最小的执行单位,不允许分割。事务的原子性确保动作要么全部完成,要么完全不起作用;
  2. 一致性Consistency ): 执行事务前后,数据保持一致,例如转账业务中,无论事务是否成功,转账者和收款人的总额应该是不变的;
  3. 隔离性Isolation ): 并发访问数据库时,一个用户的事务不被其他事务所干扰,各并发事务之间数据库是独立的;
  4. 持久性Durabilily ): 一个事务被提交之后。它对数据库中数据的改变是持久的,即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。

:rainbow: 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! 想必大家也和我一样,被 ACID 这个概念被误导了很久! 我也是看周志明老师的公开课 《周志明的软件架构课》 才搞清楚的(多看好书!!!)。

另外,DDIA 也就是 《Designing Data-Intensive Application(数据密集型应用系统设计)》 的作者在他的这本书中如是说:

Atomicity, isolation, and durability are properties of the database, whereas consis‐

tency (in the ACID sense) is a property of the application. The application may rely

on the database’s atomicity and isolation properties in order to achieve consistency,

but it’s not up to the database alone.

翻译过来的意思是:原子性,隔离性和持久性是数据库的属性,而一致性(在 ACID 意义上)是应用程序的属性。应用可能依赖数据库的原子性和隔离属性来实现一致性,但这并不仅取决于数据库。因此,字母 C 不属于 ACID 。

《Designing Data-Intensive Application(数据密集型应用系统设计)》这本书强推一波,值得读很多遍!豆瓣有接近 90% 的人看了这本书之后给了五星好评。另外,中文翻译版本已经在 Github 开源,地址: https://github.com/Vonng/ddia

并发事务带来了哪些问题?

在典型的应用程序中,多个事务并发运行,经常会操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操作)。并发虽然是必须的,但可能会导致以下的问题。

  • 脏读(Dirty read): 当一个事务正在访问数据并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时另外一个事务也访问了这个数据,然后使用了这个数据。因为这个数据是还没有提交的数据,那么另外一个事务读到的这个数据是“脏数据”,依据“脏数据”所做的操作可能是不正确的。
  • 丢失修改(Lost to modify): 指在一个事务读取一个数据时,另外一个事务也访问了该数据,那么在第一个事务中修改了这个数据后,第二个事务也修改了这个数据。这样第一个事务内的修改结果就被丢失,因此称为丢失修改。 例如:事务 1 读取某表中的数据 A=20,事务 2 也读取 A=20,事务 1 修改 A=A-1,事务 2 也修改 A=A-1,最终结果 A=19,事务 1 的修改被丢失。
  • 不可重复读(Unrepeatable read): 指在一个事务内多次读同一数据。在这个事务还没有结束时,另一个事务也访问该数据。那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务的修改导致第一个事务两次读取的数据可能不太一样。这就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的情况,因此称为不可重复读。
  • 幻读(Phantom read): 幻读与不可重复读类似。它发生在一个事务(T1)读取了几行数据,接着另一个并发事务(T2)插入了一些数据时。在随后的查询中,第一个事务(T1)就会发现多了一些原本不存在的记录,就好像发生了幻觉一样,所以称为幻读。

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 标准定义了哪些事务隔离级别?

SQL 标准定义了四个隔离级别:

  • READ-UNCOMMITTED(读取未提交) : 最低的隔离级别,允许读取尚未提交的数据变更,可能会导致脏读、幻读或不可重复读。
  • READ-COMMITTED(读取已提交) : 允许读取并发事务已经提交的数据,可以阻止脏读,但是幻读或不可重复读仍有可能发生。
  • REPEATABLE-READ(可重复读) : 对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生。
  • SERIALIZABLE(可串行化) : 最高的隔离级别,完全服从 ACID 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行,这样事务之间就完全不可能产生干扰,也就是说,该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。
隔离级别 脏读 不可重复读 幻读
READ-UNCOMMITTED
READ-COMMITTED ×
REPEATABLE-READ × ×
SERIALIZABLE × × ×

MySQL 的隔离级别是基于锁实现的吗?

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 的默认隔离级别是什么?

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 8.0 该命令改为 SELECT @@transaction_isolation;

mysql> SELECT @@tx_isolation;
+-----------------+
| @@tx_isolation  |
+-----------------+
| REPEATABLE-READ |
+-----------------+

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:

  • 快照读 :由 MVCC 机制来保证不出现幻读。
  • 当前读 : 使用 Next-Key Lock 进行加锁来保证不出现幻读,Next-Key Lock 是行锁(Record Lock)和间隙锁(Gap Lock)的结合,行锁只能锁住已经存在的行,为了避免插入新行,需要依赖间隙锁。

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。

《MySQL 技术内幕:InnoDB 存储引擎(第 2 版)》7.7 章这样写到:

InnoDB 存储引擎提供了对 XA 事务的支持,并通过 XA 事务来支持分布式事务的实现。分布式事务指的是允许多个独立的事务资源(transactional resources)参与到一个全局的事务中。事务资源通常是关系型数据库系统,但也可以是其他类型的资源。全局事务要求在其中的所有参与的事务要么都提交,要么都回滚,这对于事务原有的 ACID 要求又有了提高。另外,在使用分布式事务时,InnoDB 存储引擎的事务隔离级别必须设置为 SERIALIZABLE。

关于 MySQL 事务隔离级别的详细介绍,可以看看我写的这篇文章: MySQL 事务隔离级别详解

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