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照例，我们先来一个场景~面试官:"知道事务的四大特性么?"

你:"懂，ACID嘛，原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)！"

面试官：“你们是用mysql数据库吧，能简单说说innodb中怎样实现这四大特性的么？”

你:"我只知道隔离性是怎样做的balabala~~"

面试官:"还是回去等通知吧~"

OK，回到正题。说到事务的四大特性原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)，懂的人很多。但是略微涉及细节一点，这四大特性在数据库中的实现原理是怎样样的？那就没有几个人能够答得上来了。因而，我们这篇文章着重探讨一下四大特性在Mysql中的实现原理。

正文

我们以从A账户转账50元到B账户为例进行说明一下ACID，四大特性。

原子性

根据定义，原子性是指一个事务是一个不可分割的工作单位，其中的操作要么都做，要么都不做。即要么转账成功，要么转账失败，是不存在中间的状态！

假如无法保证原子性会怎样样？

OK，就会出现数据不一致的情形，A账户减去50元，而B账户添加50元操作失败。系统将无故丢失50元~

隔离性

根据定义，隔离性是指多个事务并发执行的时候，事务内部的操作与其余事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

假如无法保证隔离性会怎样样？

OK，假设A账户有200元，B账户0元。A账户往B账户转账两次，金额为50元，分别在两个事务中执行。假如无法保证隔离性，会出现下面的情形

如图所示，假如不保证隔离性，A扣款两次，而B只加款一次，凭空消失了50元，仍然出现了数据不一致的情形！

ps:可能有细心的读者已经发现了，mysql中是依靠锁来处理隔离性问题。嗯，我们后面来说明。

持久性

根据定义，持久性是指事务一旦提交，它对数据库的改变就应该是永久性的。接下来的其余操作或者故障不应该对其有任何影响。

假如无法保证持久性会怎样样？

在Mysql中，为理解决CPU和磁盘速度不一致问题，Mysql是将磁盘上的数据加载到内存，对内存进行操作，而后再回写磁盘。好，假设此时宕机了，在内存中修改的数据一律丢失了，持久性就无法保证。

设想一下，系统提醒你转账成功。但是你发现金额没有发生任何改变，此时数据出现了不合法的数据状态，我们将这种状态认为是数据不一致的情形。

一致性

根据定义，一致性是指事务执行前后，数据处于一种合法的状态，这种状态是语义上的而不是语法上的。

那什么是合法的数据状态呢？

oK，这个状态是满足预约的束缚就叫做合法的状态，再浅显一点，这状态是由你自己来定义的。满足这个状态，数据就是一致的，不满足这个状态，数据就是不一致的！

假如无法保证一致性会怎样样？

例一:A账户有200元，转账300元出去，此时A账户余额为-100元。你自然就发现了此时数据是不一致的，为什么呢？由于你定义了一个状态，余额这列必需大于0。

例二:A账户200元，转账50元给B账户，A账户的钱扣了，但是B账户由于各种意外，余额并没有添加。你也知道此时数据是不一致的，为什么呢？由于你定义了一个状态，要求A+B的余额必需不变。

实战解答

问题一：Mysql怎样保证一致性的？

OK，这个问题分为两个层面来说。

从数据库层面，数据库通过原子性、隔离性、持久性来保证一致性。也就是说ACID四大特性之中，C(一致性)是目的，A(原子性)、I(隔离性)、D(持久性)是手段，是为了保证一致性，数据库提供的手段。数据库必需要实现AID三大特性，才有可能实现一致性。例如，原子性无法保证，显然一致性也无法保证。

但是，假如你在事务里成心写出违背束缚的代码，一致性还是无法保证的。例如，你在转账的例子中，你的代码里成心不给B账户加钱，那一致性还是无法保证。因而，还必需从应用层角度考虑。

从应用层面，通过代码判断数据库数据能否有效，而后决定回滚还是提交数据！

问题二: Mysql怎样保证原子性的？

OK，是利用Innodb的undo log。

undo log名为回滚日志，是实现原子性的关键，当事务回滚时能够撤销所有已经成功执行的sql语句，他需要记录你要回滚的相应日志信息。

例如

1、当你delete一条数据的时候，就需要记录这条数据的信息，回滚的时候，insert这条旧数据

2、当你update一条数据的时候，就需要记录之前的旧值，回滚的时候，根据旧值执行update操作

3、当年insert一条数据的时候，就需要这条记录的主键，回滚的时候，根据主键执行delete操作

undo log记录了这些回滚需要的信息，当事务执行失败或者调用了rollback，导致事务需要回滚，便可以利用undo log中的信息将数据回滚到修改之前的样子。

ps:具体的undo log日志长啥样，这个可以写一篇文章了。而且写出来，看的人也不多，姑且先这么简单的了解吧。

问题三: Mysql怎样保证持久性的？

OK，是利用Innodb的redo log。

正如之前说的，Mysql是先把磁盘上的数据加载到内存中，在内存中对数据进行修改，再刷回磁盘上。假如此时忽然宕机，内存中的数据就会丢失。 怎样处理这个问题？ 简单啊，事务提交前直接把数据写入磁盘就行啊。 这么做有什么问题？只修改一个页面里的一个字节，就要将整个页面刷入磁盘，太白费资源了。毕竟一个页面16kb大小，你只改其中一点点东西，就要将16kb的内容刷入磁盘，听着也不正当。

毕竟一个事务里的SQL可能牵涉到多个数据页的修改，而这些数据页可能不是相邻的，也就是属于随机IO。显然操作随机IO，速度会比较慢。

于是，决定采用redo log处理上面的问题。当做数据修改的时候，不仅在内存中操作，还会在redo log中记录这次操作。当事务提交的时候，会将redo log日志进行刷盘(redo log一部分在内存中，一部分在磁盘上)。当数据库宕机重启的时候，会将redo log中的内容恢复到数据库中，再根据undo log和binlog内容决定回滚数据还是提交数据。

采用redo log的好处？ 其实好处就是将redo log进行刷盘比对数据页刷盘效率高，具体体现如下redo log体积小，毕竟只记录了哪一页修改了啥，因而体积小，刷盘快。

redo log是一直往末尾进行追加，属于顺序IO。效率显然比随机IO来的快。

ps:不想具体去谈redo log具体长什么样，由于内容太多了。

问题四: Mysql怎样保证隔离性的？

OK,利用的是锁和MVCC机制。还是拿转账例子来说明，有一个账户表如下

表名t_balance

其中id是主键，user_id为账户名，balance为余额。还是以转账两次为例，如下图所示

至于MVCC,即多版本并发控制(Multi Version Concurrency Control),一个行记录数据有多个版本对快照数据，这些快照数据在undo log中。

假如一个事务读取的行正在做DELELE或者者UPDATE操作，读取操作不会等行上的锁释放，而是读取该行的快照版本。

因为MVCC机制在可重复读(Repeateable Read)和读已提交(Read Commited)的MVCC体现形式不同，就不赘述了。

但是有一点说明一下，在事务隔离级别为读已提交(Read Commited)时，一个事务能够读到另一个事务已经提交的数据，是不满足隔离性的。但是当事务隔离级别为可重复读(Repeateable Read)中，是满足隔离性的。

总结

本文讲了Mysql中事务ACID四大特性的实现原理，希望大家有所收获。

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