美團(tuán)三面：一直追問(wèn)我， MySQL 幻讀被徹底解決了嗎？

之前我也提到過(guò)，MySQL InnoDB 引擎的默認(rèn)隔離級(jí)別雖然是「可重復(fù)讀」，但是它很大程度上避免幻讀現(xiàn)象（并不是完全解決了），解決的方案有兩種：

• 針對(duì)快照讀（普通 select 語(yǔ)句），是通過(guò) MVCC 方式解決了幻讀，因?yàn)榭芍貜?fù)讀隔離級(jí)別下，事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中看到的數(shù)據(jù)，一直跟這個(gè)事務(wù)啟動(dòng)時(shí)看到的數(shù)據(jù)是一致的，即使中途有其他事務(wù)插入了一條數(shù)據(jù)，是查詢(xún)不出來(lái)這條數(shù)據(jù)的，所以就很好了避免幻讀問(wèn)題。
• 針對(duì)當(dāng)前讀（select ... for update 等語(yǔ)句），是通過(guò) next-key lock（記錄鎖+間隙鎖）方式解決了幻讀，因?yàn)楫?dāng)執(zhí)行 select ... for update 語(yǔ)句的時(shí)候，會(huì)加上 next-key lock，如果有其他事務(wù)在 next-key lock 鎖范圍內(nèi)插入了一條記錄，那么這個(gè)插入語(yǔ)句就會(huì)被阻塞，無(wú)法成功插入，所以就很好了避免幻讀問(wèn)題。

這次，我會(huì)舉例兩個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)明 MySQL InnoDB 引擎的可重復(fù)讀隔離級(jí)別發(fā)生幻讀的問(wèn)題。

好了，發(fā)車(chē)！

什么是幻讀？

首先來(lái)看看 MySQL 文檔是怎么定義幻讀（Phantom Read）的:

The so-called phantom problem occurs within a transaction when the same query produces different sets of rows at different times. For example, if a SELECT is executed twice, but returns a row the second time that was not returned the first time, the row is a “phantom” row.

翻譯：當(dāng)同一個(gè)查詢(xún)?cè)诓煌臅r(shí)間產(chǎn)生不同的結(jié)果集時(shí)，事務(wù)中就會(huì)出現(xiàn)所謂的幻象問(wèn)題。例如，如果 SELECT 執(zhí)行了兩次，但第二次返回了第一次沒(méi)有返回的行，則該行是“幻像”行。

舉個(gè)例子，假設(shè)一個(gè)事務(wù)在 T1 時(shí)刻和 T2 時(shí)刻分別執(zhí)行了下面查詢(xún)語(yǔ)句，途中沒(méi)有執(zhí)行其他任何語(yǔ)句：

SELECT * FROM t_test WHERE id > 100;

只要 T1 和 T2 時(shí)刻執(zhí)行產(chǎn)生的結(jié)果集是不相同的，那就發(fā)生了幻讀的問(wèn)題，比如：

• T1 時(shí)間執(zhí)行的結(jié)果是有 5 條行記錄，而 T2 時(shí)間執(zhí)行的結(jié)果是有 6 條行記錄，那就發(fā)生了幻讀的問(wèn)題。
• T1 時(shí)間執(zhí)行的結(jié)果是有 5 條行記錄，而 T2 時(shí)間執(zhí)行的結(jié)果是有 4 條行記錄，也是發(fā)生了幻讀的問(wèn)題。

隔離級(jí)別

當(dāng)多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)可能會(huì)遇到「臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀」的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會(huì)對(duì)事務(wù)的一致性產(chǎn)生不同程序的影響。

• 臟讀：讀到其他事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)；
• 不可重復(fù)讀：前后讀取的數(shù)據(jù)不一致；
• 幻讀：前后讀取的記錄數(shù)量不一致。

這三個(gè)現(xiàn)象的嚴(yán)重性排序如下：

SQL 標(biāo)準(zhǔn)提出了四種隔離級(jí)別來(lái)規(guī)避這些現(xiàn)象，隔離級(jí)別越高，性能效率就越低，這四個(gè)隔離級(jí)別如下：

• 讀未提交（read uncommitted），指一個(gè)事務(wù)還沒(méi)提交時(shí)，它做的變更就能被其他事務(wù)看到；
• 讀提交（read committed），指一個(gè)事務(wù)提交之后，它做的變更才能被其他事務(wù)看到；
• 可重復(fù)讀（repeatable read），指一個(gè)事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中看到的數(shù)據(jù)，一直跟這個(gè)事務(wù)啟動(dòng)時(shí)看到的數(shù)據(jù)是一致的，MySQL InnoDB 引擎的默認(rèn)隔離級(jí)別；
• 串行化（serializable ）；會(huì)對(duì)記錄加上讀寫(xiě)鎖，在多個(gè)事務(wù)對(duì)這條記錄進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，如果發(fā)生了讀寫(xiě)沖突的時(shí)候，后訪(fǎng)問(wèn)的事務(wù)必須等前一個(gè)事務(wù)執(zhí)行完成，才能繼續(xù)執(zhí)行；

針對(duì)不同的隔離級(jí)別，并發(fā)事務(wù)時(shí)可能發(fā)生的現(xiàn)象也會(huì)不同。

也就是說(shuō)：

• 在「讀未提交」隔離級(jí)別下，可能發(fā)生臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀現(xiàn)象；
• 在「讀提交」隔離級(jí)別下，可能發(fā)生不可重復(fù)讀和幻讀現(xiàn)象，但是不可能發(fā)生臟讀現(xiàn)象；
• 在「可重復(fù)讀」隔離級(jí)別下，可能發(fā)生幻讀現(xiàn)象，但是不可能臟讀和不可重復(fù)讀現(xiàn)象；
• 在「串行化」隔離級(jí)別下，臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀現(xiàn)象都不可能會(huì)發(fā)生。

所以，要解決臟讀現(xiàn)象，就要升級(jí)到「讀提交」以上的隔離級(jí)別；要解決不可重復(fù)讀現(xiàn)象，就要升級(jí)到「可重復(fù)讀」的隔離級(jí)別，要解決幻讀現(xiàn)象不建議將隔離級(jí)別升級(jí)到「串行化」。

不同的數(shù)據(jù)庫(kù)廠(chǎng)商對(duì) SQL 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 4 種隔離級(jí)別的支持不一樣，有的數(shù)據(jù)庫(kù)只實(shí)現(xiàn)了其中幾種隔離級(jí)別，我們討論的 MySQL 雖然支持 4 種隔離級(jí)別，但是與SQL 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的各級(jí)隔離級(jí)別允許發(fā)生的現(xiàn)象卻有些出入。

MySQL 在「可重復(fù)讀」隔離級(jí)別下，可以很大程度上避免幻讀現(xiàn)象的發(fā)生（注意是很大程度避免，并不是徹底避免），所以 MySQL 并不會(huì)使用「串行化」隔離級(jí)別來(lái)避免幻讀現(xiàn)象的發(fā)生，因?yàn)槭褂谩复谢垢綦x級(jí)別會(huì)影響性能。

MySQL InnoDB 引擎的默認(rèn)隔離級(jí)別雖然是「可重復(fù)讀」，但是它很大程度上避免幻讀現(xiàn)象（并不是完全解決了），解決的方案有兩種：

• 針對(duì)快照讀（普通 select 語(yǔ)句），是通過(guò) MVCC 方式解決了幻讀，因?yàn)榭芍貜?fù)讀隔離級(jí)別下，事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中看到的數(shù)據(jù)，一直跟這個(gè)事務(wù)啟動(dòng)時(shí)看到的數(shù)據(jù)是一致的，即使中途有其他事務(wù)插入了一條數(shù)據(jù)，是查詢(xún)不出來(lái)這條數(shù)據(jù)的，所以就很好了避免幻讀問(wèn)題。
• 針對(duì)當(dāng)前讀（select ... for update 等語(yǔ)句），是通過(guò) next-key lock（記錄鎖+間隙鎖）方式解決了幻讀，因?yàn)楫?dāng)執(zhí)行 select ... for update 語(yǔ)句的時(shí)候，會(huì)加上 next-key lock，如果有其他事務(wù)在 next-key lock 鎖范圍內(nèi)插入了一條記錄，那么這個(gè)插入語(yǔ)句就會(huì)被阻塞，無(wú)法成功插入，所以就很好了避免幻讀問(wèn)題。

快照讀是如何避免幻讀的？

可重復(fù)讀隔離級(jí)是由 MVCC（多版本并發(fā)控制）實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)的方式是啟動(dòng)事務(wù)后，在執(zhí)行第一個(gè)查詢(xún)語(yǔ)句后，會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Read View，后續(xù)的查詢(xún)語(yǔ)句利用這個(gè) Read View，通過(guò)這個(gè)  Read View 就可以在 undo log 版本鏈找到事務(wù)開(kāi)始時(shí)的數(shù)據(jù)，所以事務(wù)過(guò)程中每次查詢(xún)的數(shù)據(jù)都是一樣的，即使中途有其他事務(wù)插入了新紀(jì)錄，是查詢(xún)不出來(lái)這條數(shù)據(jù)的，所以就很好了避免幻讀問(wèn)題。

做個(gè)實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)表 t_stu 如下，其中 id 為主鍵。

然后在可重復(fù)讀隔離級(jí)別下，有兩個(gè)事務(wù)的執(zhí)行順序如下：

從這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，即使事務(wù) B 中途插入了一條記錄，事務(wù) A 前后兩次查詢(xún)的結(jié)果集都是一樣的，并沒(méi)有出現(xiàn)所謂的幻讀現(xiàn)象。

當(dāng)前讀是如何避免幻讀的？

MySQL 里除了普通查詢(xún)是快照讀，其他都是當(dāng)前讀，比如 update、insert、delete，這些語(yǔ)句執(zhí)行前都會(huì)查詢(xún)最新版本的數(shù)據(jù)，然后再做進(jìn)一步的操作。

這很好理解，假設(shè)你要 update 一個(gè)記錄，另一個(gè)事務(wù)已經(jīng) delete 這條記錄并且提交事務(wù)了，這樣不是會(huì)產(chǎn)生沖突嗎，所以 update 的時(shí)候肯定要知道最新的數(shù)據(jù)。

另外，select ... for update這種查詢(xún)語(yǔ)句是當(dāng)前讀，每次執(zhí)行的時(shí)候都是讀取最新的數(shù)據(jù)。

# 事務(wù) A mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from t_stu where id = 5;
Empty set (0.01 sec)

# 事務(wù) B mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> insert into t_stu values(5, '小美', 18);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

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

# 事務(wù) A mysql> update t_stu set name = '小林coding' where id = 5;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from t_stu where id = 5;
+----+--------------+------+ | id | name         | age  |
+----+--------------+------+ |  5 | 小林coding   |   18 |
+----+--------------+------+ 1 row in set (0.00 sec)