四种隔离级别的解释

SQL标准定义了4类隔离级别,包括了一些具体规则,用来限定事务内外的哪些改变是可见的,哪些是不可见的。低级别的隔离级一般支持更高的并发处理,并拥有更低的系统开销。

  • Read Uncommitted(读取未提交内容)

在该隔离级别,所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。本隔离级别很少用于实际应用,因为它的性能也不比其他级别好多少。读取未提交的数据,也被称之为脏读(Dirty Read)。

  • Read Committed(读取提交内容)

这是大多数数据库系统的默认隔离级别(但不是MySQL默认的)。它满足了隔离的简单定义:一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。这种隔离级别 也支持所谓的不可重复读(Nonrepeatable Read),因为同一事务的其他实例在该实例处理其间可能会有新的commit,所以同一select可能返回不同结果。

  • Repeatable Read(可重读)

这是MySQL的默认事务隔离级别,它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时,会看到同样的数据行。不过理论上,这会导致另一个棘手的问题:幻读 (Phantom Read)。简单的说,幻读指当用户读取某一范围的数据行时,另一个事务又在该范围内插入了新行,当用户再读取该范围的数据行时,会发现有新的“幻影” 行。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control)机制解决了该问题

  • Serializable(可串行化)

这是最高的隔离级别,它通过强制事务排序,使之不可能相互冲突,从而解决幻读问题。简言之,它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别,可能导致大量的超时现象和锁竞争。

不同隔离级别带来的问题

这四种隔离级别采取不同的锁类型来实现,若读取的是同一个数据的话,就容易发生问题。例如:

脏读(Drity Read):某个事务已更新一份数据,另一个事务在此时读取了同一份数据,由于某些原因,前一个RollBack了操作,则后一个事务所读取的数据就会是不正确的。

不可重复读(Non-repeatable read):在一个事务的两次查询之中数据不一致,这可能是两次查询过程中间插入了一个事务更新的原有的数据。

幻读(Phantom Read):在一个事务的两次查询中数据行数不一致,例如有一个事务查询了几列行Row)数据,而另一个事务却在此时插入了新的几行数据,先前的事务在接下来的查询中,就会发现有几行数据是它先前所没有的。 (Mysql的InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control)机制解决了该问题。)

在MySQL中,实现了这四种隔离级别,分别有可能产生问题如下所示:

MySQL 中如何更新事务级别:

SELECT @@GLOBAL.tx_isolation, @@tx_isolation;
SET GLOBAL tx_isolation='REPEATABLE-READ';
SET SESSION tx_isolation='SERIALIZABLE';

or

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ

整个语法是:

SET [GLOBAL | SESSION] TRANSACTION
    transaction_characteristic [, transaction_characteristic] ...

transaction_characteristic:
    ISOLATION LEVEL level
  | READ WRITE
  | READ ONLY

level:
     REPEATABLE READ
   | READ COMMITTED
   | READ UNCOMMITTED
   | SERIALIZABLE

但是两种修改方式效果是不一样的

举例子:mysql打开两个客户端A、B,在A客户端修改事务隔离

使用global 修改,那么A和B下次重新登录的时候显示修改后的效果
使用session形式的设置,当前的会话会立即生效,重新登录后不会生效

详见: MySQL 官方文档: http://dev.mysql.com/doc/refman/5.0/en/set-transaction.html

实验

下面,将利用MySQL的客户端程序,分别测试几种隔离级别。测试数据库为test,表为tx;
表结构:

CREATE TABLE `tx` (
  `id` int(10) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `num` int(10) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB

两个命令行客户端分别为A,B;不断改变A的隔离级别,在B端修改数据。

以下每次测试前初始数据为:

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

(一)、将A的隔离级别设置为read uncommitted(未提交读)

  • 在B未更新数据之前:
    客户端A:
mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql> select @@tx_isolation;
+------------------+
| @@tx_isolation   |
+------------------+
| READ-UNCOMMITTED |
+------------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql>
  • B更新数据:
    客户端B:
mysql> select @@tx_isolation;
+-----------------+
| @@tx_isolation  |
+-----------------+
| REPEATABLE-READ |
+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> update tx set num=10 where id=3;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |   10 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>

这个时候查看A客户端的数据:

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |   10 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>

客户端B的事务没有进行commit,但是已经可以在A客户端查看到更新的数据,这个时候就出现了脏读

接下来将B事务进行回滚

mysql> rollback;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>

再进行查看A客户端的数据

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>
    经过上面的实验可以得出结论,事务B更新了一条记录,但是没有提交,此时事务A可以查询出未提交记录。造成脏读现象。未提交读是最低的隔离级别。

(二)、将客户端A的事务隔离级别设置为read committed(已提交读)

mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql>

在B未更新数据之前:
客户端A:

mysql> select @@tx_isolation;
+----------------+
| @@tx_isolation |
+----------------+
| READ-COMMITTED |
+----------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql>

B更新数据:
客户端B:

mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql> update tx set num=10 where id=3;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |   10 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>

这个时候查看客户端A:

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>

接下来我们commit事务,然后查询A数据,发现能够查询到数据了(但是A还没有commit):

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |   10 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>
   经过上面的实验可以得出结论,已提交读隔离级别解决了脏读的问题,但是出现了不可重复读的问题,即事务A在两次查询的数据不一致,因为在两次查询之间事务B更新了一条数据。已提交读只允许读取已提交的记录,但不要求可重复读。

(三)、将A的隔离级别设置为repeatable read(可重复读)
在B未更新数据之前:
客户端A:

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

B更新数据:
客户端B:

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql> update tx set num=10 where id=3;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |   10 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

客户端A:

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>

B插入数据:
客户端B:

mysql> insert tx set num = 5;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |   10 |
|  4 |    4 |
|  5 |    5 |
+----+------+
5 rows in set (0.00 sec)

mysql>

客户端A:

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)
   由以上的实验可以得出结论,可重复读隔离级别只允许读取已提交记录,而且在一个事务两次读取一个记录期间,其他事务部的更新该记录。但该事务不要求与其他事务可串行化。例如,当一个事务可以找到由一个已提交事务更新的记录,但是可能产生幻读问题(注意Mysql的InnoDB 和 Falcon存储引擎通过多版本并发控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control)机制解决了该问题)。

(四)、将A的隔离级别设置为 可串行化 (Serializable)
A端打开事务,B端插入一条记录
事务A端:

mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql>

事务B端:

mysql> update tx set num=10 where id=3;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |   10 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>
    此时客户端B是可以修改数据的,(因为A还没有指定哪张表)

接下来,我们使用A查询下表,然后使用B更新下数据
客户端A

mysql> select * from test.tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |   10 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql>

然后使用B客户端,进行更新数据:

mysql> update tx set num=3 where id=3;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
mysql>
    因为此时事务A的隔离级别设置为serializable,开始事务后,并没有提交,所以事务B只能等待。

事务A提交事务:
事务A端

mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

事务B端

mysql> update tx set num=3 where id=3;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from tx;
+----+------+
| id | num  |
+----+------+
|  1 |    1 |
|  2 |    2 |
|  3 |    3 |
|  4 |    4 |
+----+------+
4 rows in set (0.00 sec)
    serializable完全锁定字段,若一个事务来查询同一份数据就必须等待,直到前一个事务完成并解除锁定为止 。是完整的隔离级别,会锁定对应的数据表格,因而会有效率的问题。

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