MySQL中隔离级别的4种小结
作者：ruan114514
在数据库管理系统中，事务隔离级别（Transaction Isolation Levels）决定了事务之间如何相互隔离，以防止数据不一致和其他并发问题。MySQL 提供了四种标准的事务隔离级别，每种级别在并发性能和数据一致性之间有不同的权衡。本文将详细介绍这四种隔离级别，包括它们的定义、特点、优缺点以及适用场景。
1. 事务隔离级别的概念
事务隔离级别定义了事务在执行过程中如何与其他事务隔离，以确保数据的完整性和一致性。不同的隔离级别通过不同的锁机制和并发控制策略来实现，从而在并发性能和数据一致性之间取得平衡。
2. MySQL 的四种事务隔离级别
MySQL 支持 ANSI SQL 标准定义的四种事务隔离级别，按照隔离程度从低到高依次为：
- READ UNCOMMITTED（读未提交）
- READ COMMITTED（读已提交）
- REPEATABLE READ（可重复读）
- SERIALIZABLE（串行化）
脏读就是一个事务读取到了另一个事务还没有提交的数据
不可重复度就是一个事务两次相同的sql,查询结果返回的结果却不一样,由于另外一个事务修改并提交导致的
幻读就是插入的时候提示已经有了,但是查询的时候是空的
2.1 READ UNCOMMITTED（读未提交）
定义
在此隔离级别下，事务可以读取其他事务尚未提交的修改（脏读）。这意味着一个事务可以看到另一个事务尚未提交的中间状态数据。
特点
- 允许脏读：事务可以读取其他事务未提交的修改。
- 并发性能高：由于锁的粒度较小，减少了锁竞争，提高了并发性能。
- 数据一致性差：容易出现脏读、不可重复读和幻读问题。
优点
- 高并发：适用于对并发性能要求极高，且可以容忍一定程度数据不一致的场景。
缺点
- 数据不一致：可能导致脏读，影响数据的准确性和一致性。
- 不适合大多数应用：由于数据不一致的风险，通常不推荐在生产环境中使用。
适用场景
- 数据准确性要求不高，且对并发性能有极高要求的场景（如某些实时数据分析）。
示例
假设有两个事务 T1 和 T2：
- T1 修改了一行数据但尚未提交。
- T2 在 T1 提交前读取了该行数据，看到了 T1 的未提交修改（脏读）。
2.2 READ COMMITTED（读已提交）
定义
在此隔离级别下，事务只能读取已经提交的其他事务所做的修改。每个查询只会看到在该查询开始之前已经提交的数据。
特点
- 防止脏读：事务不会读取其他事务未提交的修改。
- 允许不可重复读：同一个事务在不同时间执行相同的查询可能会看到不同的结果，因为其他事务可能已经提交了修改。
- 并发性能较高：相比 SERIALIZABLE，减少了锁的持有时间，提高了并发性能。
优点
- 避免脏读：确保事务不会读取到未提交的脏数据。
- 适中的并发性能：适用于大多数需要一定数据一致性的应用场景。
缺点
- 可能出现不可重复读：同一事务多次读取同一数据可能得到不同结果。
- 仍可能出现幻读：在某些情况下，事务可能会看到其他事务插入的新行。
适用场景
- 大多数在线事务处理（OLTP）系统，需要保证数据的基本一致性，同时要求较高的并发性能。
示例
- T1 读取一行数据。
- T2 修改并提交该行数据。
- T1 再次读取同一行数据，看到 T2 的修改（不可重复读）。
2.3 REPEATABLE READ（可重复读）
定义
在此隔离级别下，事务在执行期间多次读取同一数据时，会看到一致的结果，即使其他事务已经修改了这些数据。MySQL 的 InnoDB 存储引擎通过多版本并发控制（MVCC）实现这一点。
特点
- 防止脏读和不可重复读：事务在整个执行过程中看到的数据是一致的。
- 防止幻读（部分）：在 MySQL 的 InnoDB 中，通过间隙锁（Gap Locks）防止幻读，但在某些情况下仍可能出现幻读。
- 并发性能适中：相比 READ COMMITTED，进一步减少了不可重复读的问题，但锁的粒度较大，可能影响并发性能。
优点
- 高度一致性：确保事务多次读取同一数据时的一致性。
- 防止大多数并发问题：避免了脏读、不可重复读和大部分幻读问题。
缺点
- 可能出现幻读：在某些复杂查询条件下，仍可能出现幻读。
- 锁的粒度较大：可能影响并发性能，尤其是在高并发环境下。
适用场景
- 需要高度数据一致性的应用，如金融系统、订单处理系统等。
示例
- T1 开始一个事务并读取某范围内的行。
- T2 在该范围内插入新行并提交。
- T1 再次读取同一范围的行，不会看到 T2 插入的新行（防止幻读，但在某些条件下仍可能看到）。
2.4 SERIALIZABLE（串行化）
定义
这是最高的隔离级别，要求事务必须顺序执行，以避免并发问题。在此级别下，事务会对读取的数据加锁，防止其他事务对其进行修改或插入。
特点
- 完全防止并发问题：防止脏读、不可重复读和幻读。
- 事务串行执行：实际上将并发事务转换为串行执行，确保数据的一致性。
- 并发性能低：由于事务需要等待彼此完成，严重限制了并发性能。
优点
- 最高的数据一致性：确保在任何情况下都不会出现并发问题。
- 简单实现：不需要复杂的并发控制机制。
缺点
- 极低的并发性能：事务需要串行执行，极大地影响了系统的吞吐量和响应时间。
- 容易造成锁争用和死锁：高并发环境下容易导致锁等待和死锁。
适用场景
- 对数据一致性要求极高的场景，且可以接受较低的并发性能，如银行交易系统。
示例
- T1 开始一个事务并读取某范围内的行。
- T2 尝试在该范围内插入新行，但由于 T1 的锁，T2 必须等待 T1 完成。
- T1 完成后，T2 才能插入新行，确保数据的一致性。
3. MySQL 中的隔离级别设置
在 MySQL 中，可以通过以下方式设置事务的隔离级别：
3.1 查看当前的隔离级别
SHOW VARIABLES LIKE 'transaction_isolation';
或者
SELECT @@GLOBAL.transaction_isolation, @@SESSION.transaction_isolation;
3.2 设置全局隔离级别
设置全局隔离级别会影响所有新连接，当前已经存在的会话不会受到影响。
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
3.3 设置当前会话的隔离级别
设置当前会话的隔离级别，只影响当前会话及之后新建的子会话。
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
3.4 设置下一个事务的隔离级别
仅对下一个事务生效，事务结束后恢复到之前的隔离级别。
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; START TRANSACTION; -- 事务内容 COMMIT;
4. 不同隔离级别的并发问题对比
| 隔离级别 | 脏读（Dirty Read） | 不可重复读（Non-Repeatable Read） | 幻读（Phantom Read） |
|---|---|---|---|
| READ UNCOMMITTED | 可能发生 | 可能发生 | 可能发生 |
| READ COMMITTED | 不会发生 | 可能发生 | 可能发生 |
| REPEATABLE READ | 不会发生 | 不会发生 | 可能发生（InnoDB 部分防止） |
| SERIALIZABLE | 不会发生 | 不会发生 | 不会发生 |
5. 实际案例分析
案例 1：读未提交导致脏读
场景：电商系统中，订单支付和库存扣减。
- T1（事务1）：开始支付订单，减少库存，但尚未提交。
- T2（事务2）：查询订单状态和库存，看到 T1 的未提交修改（库存减少）。
- T1：回滚事务，库存恢复，但 T2 已经基于脏数据进行了后续操作。
结果：库存数据不一致，可能导致超卖。
案例 2：读已提交避免脏读，但可能出现不可重复读
场景：银行转账系统，账户余额查询和更新。
- T1：查询账户 A 的余额。
- T2：向账户 A 转账，更新余额并提交。
- T1：再次查询账户 A 的余额，看到 T2 的修改（不可重复读）。
结果：虽然避免了脏读，但同一事务内多次读取同一数据得到不同结果，可能导致逻辑错误。
案例 3：可重复读保证一致性
场景：在线订票系统，查询和预订座位。
- T1：查询某趟列车的剩余座位，显示有空位。
- T2：在同一列车上预订一个座位并提交。
- T1：再次查询剩余座位，仍然显示之前的结果（不变），因为使用了可重复读。
结果：确保了 T1 在事务内看到的一致性，避免了不可重复读和幻读。
案例 4：串行化确保最高一致性
场景：股票交易系统，订单匹配和执行。
- T1：查询某股票的买卖盘，找到匹配的买单。
- T2：在同一时间尝试修改同一股票的买卖盘，但由于 T1 的锁，T2 必须等待。
- T1：完成订单匹配和执行后，T2 才能继续操作。
结果：确保了数据的高度一致性，避免了所有并发问题，但牺牲了并发性能。
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