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MySQL如何解決幻讀問題

更新時間：2021年08月06日 15:35:15 作者：JJian

在高并發(fā)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，需要保證事務(wù)與事務(wù)之間的隔離性，還有事務(wù)本身的一致性。所以需要解決幻讀問題，本文就來介紹一下，感興趣的可以了解一下

前言

　　我們知道MySQL在可重復(fù)讀隔離級別下別的事物提交的內(nèi)容，是看不到的。而可提交隔離級別下是可以看到別的事務(wù)提交的。而如果我們的業(yè)務(wù)場景是在事物內(nèi)同樣的兩個查詢我們需要看到的數(shù)據(jù)都是一致的，不能被別的事物影響，就使用可重復(fù)讀隔離級別。這種情況下RR級別下的普通查詢（快照讀）依靠MVCC解決“幻讀”問題，如果是“當(dāng)前讀”的情況需要依靠什么解決“幻讀”問題呢？這就是本博文需要探討的。

　　在探討前可以看下之前的博文（MySQL是如何實現(xiàn)事務(wù)隔離？），主要介紹隔離級別的具體技術(shù)細(xì)節(jié)，讀過以后看此篇文章可能更有幫助。

　　注：本博文討論的“幻讀”都是指在“可重復(fù)讀”隔離級別下進(jìn)行。

一、什么是幻讀？

　　假設(shè)我們有表t結(jié)構(gòu)如下，里面的初始數(shù)據(jù)行為：(0,0,0),(1,1,1),(2,2,2),(3,3,3),(4,4,4),(5,5,5)

CREATE TABLE `t`
(
    `id` INT(11) NOT NULL,
    `key`  INT(11) DEFAULT NULL,
    `value`  INT(11) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `value` (`value`)
) ENGINE = InnoDB;
INSERT INTO t
VALUES (0, 0, 0),
       (1, 1, 1),
       (2, 2, 2),
       (3, 3, 3),
       (4, 4, 4),
       (5, 5, 5)

　　假設(shè)select * from where value=1 for update，只在這一行加鎖（注意這只是假設(shè)），其它行不加鎖，那么就會出現(xiàn)如下場景：

Session A的三次查詢Q1-Q3都是select * from where value=1 for update，查詢的value=1的所有row。

T1：Q1只返回一行(1,1,1)；
T2：session B更新id=0的value為1，此時表t中value=1的數(shù)據(jù)有兩行
T3：Q3返回兩行(0,0,1),(1,1,1)
T4：session C插入一行(6,6,1)，此時表t中value=1的數(shù)據(jù)有三行
T5：Q3返回三行(0,0,1),(1,1,1),(6,6,1)
T6：session A事物commit。

其中Q3讀到value=1這一樣的現(xiàn)象，就稱之為幻讀，幻讀指的是一個事務(wù)在前后兩次查詢同一個范圍的時候，后一次查詢看到了前一次查詢沒有看到的行。

先對“幻讀”做出如下解釋：

在可重復(fù)讀隔離級別下，普通的查詢是快照讀，是不會看到別的事務(wù)插入的數(shù)據(jù)的。因此，幻讀在“當(dāng)前讀”下才會出現(xiàn)（三個查詢都是for update表示當(dāng)前讀）；
上面session B的修改update結(jié)果，被session A之后的select語句用“當(dāng)前讀”看到，不能稱為幻讀，幻讀僅專指“新插入的行”。

二、幻讀有什么問題？

（1）需要單獨(dú)解決

　　眾所周知，select ...for update語句就是將相應(yīng)的數(shù)據(jù)行鎖住，比如session A在T1時刻的Q1查詢語句：select * from where value=1 for update就是將value=1的數(shù)據(jù)行鎖住，但顯然如果是上述的場景發(fā)生，此時的for update語義被破壞了（并沒有鎖住value=1的數(shù)據(jù)行）。

　　即使把所有的記錄都加上鎖，還是阻止不了新插入的記錄，所以“幻讀”問題要單獨(dú)拿出來解決。沒法依靠MVCC或者行鎖機(jī)制來解決。這就引出“間隙鎖”，是另外一種加鎖機(jī)制。

（2）間隙鎖引發(fā)的并發(fā)度

　　間隙鎖引入以后，可能會導(dǎo)致同樣語句鎖住更大的范圍，這可能就會影響了并發(fā)度。具體請看下面介紹

三、如何解決幻讀？

　　產(chǎn)生幻讀的原因是，行鎖只能鎖住行，但是新插入記錄這個動作，要更新的是記錄之間的“間隙”。因此，為了解決幻讀問題，InnoDB只好引入新的鎖，也就是間隙鎖(Gap Lock)。

　　間隙：比如表中加入6個記錄，0,5,10,15,20,25。則產(chǎn)生7個間隙：

　　在一行行掃描的過程中，不僅將給行加上了行鎖，還給行兩邊的空隙也加上了間隙鎖。這樣就確保了無法再插入新的記錄。

　　間隙鎖和行鎖合稱next-key lock，每個next-key lock是前開后閉區(qū)間（間隙鎖開區(qū)間，next-key lock前開后閉區(qū)間）：

　　間隙鎖與間隙鎖之間是不存在沖突的，沖突的是往間隙里插入一條記錄?！?/p>

　　表t中是沒有value=7這個數(shù)據(jù)的，所以Q1加的間隙鎖(1,5)，而Q2也是加的這個間隙鎖，兩者不沖突都是為了保護(hù)這個間隙不允許插入值。

　　在表t初始化后，假設(shè)表的數(shù)據(jù)如下：

　　如果用select * from for update執(zhí)行，則會把整個表所有記錄鎖起來，就形成了7個next-key lock，分別是(-∞,0]、(0,2]、(2,4]、(4,6]、(6,8]、(8, 10]、(10, +supremum]

　　間隙鎖的引入，可能會導(dǎo)致同樣的語句鎖住更大的范圍，是會影響了并發(fā)度

　　假設(shè)發(fā)生如下場景：

　則明顯發(fā)生了死鎖，分析如下：

Q1：執(zhí)行select …for update語句，由于id=9這一行并不存在，因此會加上間隙鎖 (8,10);
Q2：執(zhí)行select …for update語句，同樣會加上間隙鎖(8,10)，間隙鎖之間不會沖突，因此這個語句可以執(zhí)行成功；
session B 試圖插入一行(9,9,9)，被session A的間隙鎖擋住了，只好進(jìn)入等待；
session A試圖插入一行(9,9,9)，被session B的間隙鎖擋住了。

　　有上述可知間隙鎖的引入，可能會導(dǎo)致同樣語句鎖住更大的范圍，這其實是影響了并發(fā)度。

　　為了解決幻讀問題可以采用讀可提交隔離級別，間隙鎖是在可重復(fù)讀隔離級別下才會生效的。所以如果把隔離級別設(shè)置為讀提交的話，就沒有間隙鎖了。但同時，你要解決可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)和日志不一致問題，需要把binlog格式設(shè)置為row，也就是說采用“RC隔離級別+日志格式binlog_format=row”組合。