MySQL-事务（下）-MySQL事务隔离级别与MVCC
目录
一、事务隔离级别
（一）不同隔离级别与问题的关系
（二）MySQL默认隔离级别
二、MVCC：多版本并发控制的奥秘
（一）MVCC的前提知识
1. 3个记录隐藏字段
2. undo日志
3. Read View
（二）MVCC的工作流程
（三）Read View与可见性判断
三、RR与RC的本质区别
四、总结
在数据库的世界里，事务是保证数据一致性的核心机制，而事务隔离级别和多版本并发控制（MVCC）则是事务处理中极为关键的技术点。今天，我们就来深入探究MySQL中的事务隔离级别以及MVCC的工作原理。
一、事务隔离级别
事务隔离级别定义了多个事务并发执行时，一个事务能看到其他事务操作的程度。MySQL有四种隔离级别，从低到高分别是读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和可串行化（Serializable）。
（一）不同隔离级别与问题的关系
隔离级别 脏读 不可重复读 幻读 加锁读
- 脏读：一个事务读取到另一个事务未提交的修改数据。
- 不可重复读：一个事务内多次读取同一数据，结果因其他事务修改而不同（重点是修改和删除操作导致）。
- 幻读：一个事务内多次查询，结果集因其他事务新增记录而不同（重点是新增记录导致）。
（二）MySQL默认隔离级别
MySQL默认的隔离级别是可重复读（Repeatable Read）。这是一个比较均衡的选择，它能避免脏读、不可重复读和幻读问题，同时相比可串行化隔离级别，并发性能更好。一般情况下，不建议修改这个默认设置，因为它在大多数场景下能很好地平衡数据安全性和数据库并发性能。
二、MVCC：多版本并发控制的奥秘
多版本并发控制（MVCC）是MySQL在可重复读等隔离级别下，实现高效并发读操作的关键技术。它通过维护数据的多个版本，使得读操作不需要加锁（或减少锁的使用），从而提高数据库的并发性能。
（一）MVCC的前提知识
要理解MVCC，需要先了解以下三个关键概念：
1. 3个记录隐藏字段
- DB_TRX_ID：6字节，记录最近修改（修改/插入）该记录的事务ID。
- DB_ROLL_PTR：7字节，回滚指针，指向该记录的上一个版本（这些版本数据一般存储在undo log中）。
- DB_ROW_ID：6字节，隐含的自增ID（隐藏主键），如果数据表没有主键，InnoDB会自动以DB_ROW_ID产生一个聚簇索引。
此外，还有一个删除flag隐藏字段，记录被更新或删除时，并非真正删除，而是删除flag发生变化。
2. undo日志
undo log可以简单理解为MySQL中的一段内存缓冲区，用来保存旧数据。当事务需要回滚或者MVCC需要获取历史版本数据时，就会用到undo log中的内容。
3. Read View
Read View是事务进行快照读操作时产生的读视图。在事务执行快照读的那一刻，会生成数据库系统当前的一个快照，记录并维护系统当前活跃事务的ID（每个事务开启时，都会被分配一个递增的ID）。Read View本质是用来进行可见性判断的，即判断当前事务能够看到哪个版本的数据（可能是当前最新数据，也可能是undo log里的某个历史版本数据）。
（二）MVCC的工作流程
以一个简单的例子来模拟MVCC的工作过程：
假设我们有一个 student 表，结构如下：
CREATE TABLE IF NOT EXISTS student(name VARCHAR(11) NOT NULL,age INT NOT NULL
);插入一条记录：
INSERT INTO student (name, age) VALUES ('张三', 28);此时，该记录的隐藏字段情况大致为： DB_TRX_ID 为 null （表示创建该记录的事务ID，这里假设为初始状态）， DB_ROW_ID 为 1 ， DB_ROLL_PTR 为 null （因为没有历史版本）。
| 步骤 | 事务 10 操作流程 | 事务 11 操作流程 |
|---|---|---|
| 1 | 开始执行，准备修改 student 表中 name 为 “张三” 的记录 | - |
| 2 | 给目标记录加锁 | - |
| 3 | 将该记录拷贝到 undo log 中（写时拷贝） | - |
| 4 | 修改原始记录的 name 为 “李四” | - |
| 5 | 修改原始记录隐藏字段 DB_TRX_ID 为事务 10 的 ID | - |
| 6 | 修改原始记录回滚指针 DB_ROLL_PTR，指向 undo log 中副本数据的地址 | - |
| 7 | 事务 10 提交，释放锁 | - |
| 8 | - | 开始执行，准备修改 student 表中 name 为 “李四” 的记录 |
| 9 | - | 给目标记录加锁 |
| 10 | - | 将该记录（当前为 “李四” 的记录）拷贝到 undo log 中 |
| 11 | - | 修改原始记录的 age 为 38 |
| 12 | - | 修改原始记录隐藏字段 DB_TRX_ID 为事务 11 的 ID |
| 13 | - | 修改原始记录回滚指针 DB_ROLL_PTR，指向 undo log 中刚拷贝的副本数据地址 |
| 14 | - | 事务 11 提交，释放锁 |
现在，我们就有了一个基于链表记录的历史版本链，所谓的回滚，就是用历史数据覆盖当前数据。
（三）Read View与可见性判断
当事务进行快照读时，会生成Read View，然后根据Read View中的信息（如当前活跃事务ID集合、高水位、低水位等）来判断数据版本的可见性。
例如：
Read View中有 m_ids （Read View生成时刻系统正活跃的事务ID列表）、
up_limit_id （ m_ids 列表中事务ID最小的值）、
low_limit_id （Read View生成时刻系统尚未分配的下一个事务ID，即目前已出现过的事务ID的最大值+1）、
creator_trx_id （创建该Read View的事务ID）等信息。
在实际读取数据版本链时，会获取到每个版本对应的事务ID（即记录的 DB_TRX_ID ），然后根据Read View中的这些信息来判断该版本是否对当前事务可见。如果当前版本不可见，就通过回滚指针遍历下一个版本，直到找到可见的版本或者遍历完版本链。
三、RR与RC的本质区别
可重复读（RR）和读已提交（RC）隔离级别最本质的区别在于Read View生成时机的不同：
- 在RC隔离级别下，事务中每次快照读都会生成并获取最新的Read View。这就导致在RC级别下，事务内的多次快照读可能会看到不同的结果，因此RC级别存在不可重复读问题。
- 在RR隔离级别下，同一个事务中的第一次快照读会创建一个Read View，之后该事务后续的快照读都使用同一个Read View。所以，只要当前事务在其他事务提交更新之前使用过快照读，那么之后的快照读使用的都是同一个Read View，对之后的修改不可见，从而避免了不可重复读问题。
四、总结
事务隔离级别和MVCC是MySQL事务处理中非常重要的内容。事务隔离级别决定了事务间的隔离程度，平衡了数据安全性和并发性能；而MVCC则是在特定隔离级别下，实现高效并发读操作的核心技术。理解它们的工作原理，对于我们设计和优化数据库应用，以及排查数据库并发问题都有着至关重要的作用。