一图看懂MVCC机制，RC级别解决脏读问题，RR级别怎么解决不可重复读问题【MySQL系列】

说起事务隔离级别和各自解决的问题，相信学过MySQL的人都倒背如流，
三类问题：脏读、不可重复读、幻读问题；
四种隔离级别：
读不提交，最低的隔离级别，存在脏读、不可重复读、幻读问题；
读已提交，能解决脏读问题，存在不可重读读、幻读问题；
可重复读，能解决脏读、不可重复读问题，但依旧存在幻读问题；
串行化，最高的隔离级别，能解决以上三个问题，但效率最低；

关于事务隔离级别详解，可以看我上一篇博客：一图看懂MySQL事务及其实现手段【MySQL系列】

今天要总结的是更深一层次的内容，试问如果基于以上内容再往下深问一句：读已提交为什么不能解决不可重复读问题？可重复读隔离级别下为什么又能解决不可重复读问题？具体是怎么解决的？我相信很多人就不知所措了，因为学的时候大家普遍都只知道个概念，具体底层原理没有过多的关心，我之前学习也是这样的，最近看了一些资料，决定写篇博客总结记录下来。以下内容是看了老齐架构300讲后结合以前学的知识点，个人总结的一个比较全面的关于MVCC机制的文章，从隔离级别下问题的产生到解决原理详细阐述了MySQL事务和隔离级别的底层原理，水平有限，欢迎大家批评指正。用一张图全面总结下MVCC机制的前因后果，结合图和后面的详解，希望能帮助大家深刻理解MVCC机制。

先分析一下脏读是怎么产生的，即事务A更改了某条数据，事务B读取，随后事务因为某些原因回滚了，此时事务B读的数据就是“脏数据”，称为脏读。产生脏读的原因也很简单，事务B读取了事务A未提交的数据。因此读已提交（只能读取事务提交后的数据）能解决脏读问题。
至于不可重复读问题，是事务A读取了某条数据，随后事务B更改了这条数据，事务A再次读取，发现数据不一致了（即使读已提交，也不能解决不可重复读问题，因为事务B如果已经提交了事务，此时读已提交隔离级别下是可以读到的，这里也涉及到了MVCC机制，后面会详细讲），因此读已提交解决不了不可重复读问题。

那么可重复读隔离级别下，又是怎么解决不可重复读问题的呢？这就需要讲解今天的重点——MVCC（Mutil-Version Concurrency Control）多版本并发控制机制，实现了MySQL在InnoDB引擎下RC级别和RR级别下对数据库的并发访问，每次select操作会访问数据库中的版本链记录，其他事务可以修改这条记录，而select根据当前隔离级别去版本链中找到对应的版本记录，实现了读-写，写-读的并发执行，提升了系统的性能。
在Mysql的InnoDB引擎中就是指在已提交读(READ COMMITTD)和可重复读(REPEATABLE READ)这两种隔离级别下的事务对于SELECT操作会访问版本链中的记录的过程。

这就使得别的事务可以修改这条记录，反正每次修改都会在版本链中记录。SELECT可以去版本链中拿记录，这就实现了读-写，写-读的并发执行，提升了系统的性能。

先解析三个概念，当前读、快照读和ReadView。
当前读：读的都是最新版本的数据，会对数据进行加锁操作，防止其他事务修改当前数据。是悲观锁的一种实现方式。insert、update、select …for update、select…lock in share mode都是当前读；
快照读：最普通的不加锁的select读到的数据，读到的不一定是最新数据，有可能是之前历史版本的数据；
ReadView：快照读的一种形式，MySQL执行MVCC提取数据的依据；本质是一个数据结构，其中包括几下几个部分：
1. m_ids：当前活跃的事务ID集合（开启但未提交的事务ID）；
2. min_trx_ids:最小活跃事务ID，小于它说明事务已经提交；
3. max_trx_ids:预分配的事务ID（下一个事务开启分配的事务ID），即当前最大事务ID+1；大于它说明该事物是ReadView生成之后才开启；
4. creator_trx_id:ReadView创建者的事务编号；
版本链：MySQL数据库中，每条数据除肉眼可见的数据之外，还有几个隐藏字段：
1.db_trx_id:记录最近修改这条记录的事务ID；
2.db_roll_pointer:回滚指针，指向指向这条数据的上一个版本记录；
3.db_row_id:隐藏的自增ID（隐藏的自增主键），如果表没有主键，InnoDB会自动以db_row_id生成主键索引；

实际上，RC和RR两个隔离级别，实现的主要区别在于ReadView的时机不一样，RC隔离级别下，每次快照读都会生成一个ReadView；而RR级别下，只有在第一次快照读时生成ReadView，后面会延续使用；事务根据生成的ReadView去版本链中寻找自己能够访问的数据，最后得到所读的数据；而这个寻找可读数据的规则就至关重要了。

判断规则如下：
1.当前记录修改操作事务ID 等于 ReadView创建事务ID ? 等于说明是自身事务修改的数据，可以访问；
2.判断 trx_id < min_trx_id(2) ? 如果小于说明事务提交了，可以访问；
3. 判断trx_id >= max_trx_id(5) ? 成立说明该事物是在ReadView生成之后才开启的，不允许访问，不成立继续向下判断；
4. 判断min_trx_id <= trx_id < max_trx_id,成立则在m_ids中对比，如果不存在说明事务已经提交，可以访问；
5. 不满足以上条件，根据回滚指针依次往前一个版本数据查找，直到找到满足条件的数据；

这样根据完整的MVCC机制就实现了MySQL并发下的读-写、写-读的并发执行操作；保证了对应RC和RR级别下，解决对应的问题。

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