数据库事务

数据库事务是数据库系统执行过程中的一个逻辑处理单元，保证一个数据库操作要么成功，要么失败。

数据库事务具有以下四个基本属性：

原子性(Atomicity)

一致性(Consistent)

隔离性(Isolation)

持久性(Durable)

正是这些特性，才保证了数据库事务的安全性。而在MySQL中，鉴于MyISAM存储引擎不支持事务，MySQL的事务都是在InnoDB存储引擎的基础上进行的。

事务隔离机制

InnoDB实现了两种类型的锁机制：共享锁(S)和排他锁(X)。

共享锁允许一个事务读数据，不允许修改数据，如果其他事务要再对该行加锁，只能加共享锁；

排他锁是修改数据时加的锁，可以读取和修改数据，一旦一个事务对该行数据加锁，其他事务将不能再对该数据加任务锁。

在操作数据的事务中，不同的锁机制会产生以下几种不同的事务隔离级别，不同的隔离级别分别可以解决并发事务产生的几个问题，对应如下：

未提交读(Read Uncommitted)：在事务A读取数据时，事务B读取和修改数据加了共享锁。这种隔离级别，会导致脏读、不可重复读以及幻读。

已提交读(Read Committed)：在事务A读取数据时增加了共享锁，一旦读取，立即释放锁，事务B读取修改数据时增加了行级排他锁，直到事务结束才释放锁。也就是说，事务A在读取数据时，事务B只能读取数据，不能修改。当事务A读取到数据后，事务B才能修改。这种隔离级别，可以避免脏读，但依然存在不可重复读以及幻读的问题。

可重复读(Repeatable Read)：在事务A读取数据时增加了共享锁，事务结束，才释放锁，事务B读取修改数据时增加了行级排他锁，直到事务结束才释放锁。也就是说，事务A在没有结束事务时，事务B只能读取数据，不能修改。当事务A结束事务，事务B才能修改。这种隔离级别，可以避免脏读、不可重复读，但依然存在幻读的问题。

可序列化(Serializable)：在事务A读取数据时增加了共享锁，事务结束，才释放锁，事务B读取修改数据时增加了表级排他锁，直到事务结束才释放锁。可序列化解决了脏读、不可重复读、幻读等问题，但隔离级别越来越高的同时，并发性会越来越低。

InnoDB中的RC和RR隔离事务是基于多版本并发控制(MVCC)实现高性能事务。一旦数据被加上排他锁，其他事务将无法加入共享锁，且处于阻塞等待状态，如果一张表有大量的请求，这样的性能将是无法支持的。

MVCC对普通的 Select 不加锁，如果读取的数据正在执行Delete或Update操作，这时读取操作不会等待排它锁的释放，而是直接利用MVCC读取该行的数据快照(数据快照是指在该行的之前版本的数据，而数据快照的版本是基于undo实现的，undo是用来做事务回滚的，记录了回滚的不同版本的行记录)。MVCC避免了对数据重复加锁的过程，大大提高了读操作的性能。

锁具体实现算法

InnoDB既实现了行锁，也实现了表锁。行锁是通过索引实现的，如果不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中所有的记录进行加锁，其实就是升级为表锁了。

行锁的具体实现算法有三种：record lock、gap lock以及next-key lock。record lock是专门对索引项加锁；gap lock是对索引项之间的间隙加锁；next-key lock则是前面两种的组合，对索引项及其之间的间隙加锁。

Record Lock：单个行记录上的锁。

Gap Lock：间隙锁，锁定一个范围，但不包括记录本身。GAP锁的目的，是为了防止同一事务的两次当前读，出现幻读的情况。

Next-Key Lock：1+2，锁定一个范围，并且锁定记录本身。对于行的查询，都是采用该方法，主要目的是解决幻读的问题。

只在可重复读或以上隔离级别下的特定操作才会取得gap lock或next-key lock;

在Select 、Update和Delete时，除了基于唯一索引的查询之外，其他索引查询时都会获取gap lock或next-key lock，即锁住其扫描的范围。

优化高并发事务方案

1. 结合业务场景，使用低级别事务隔离

2. 避免行锁升级表锁

在InnoDB中，行锁是通过索引实现的，如果不通过索引条件检索数据，行锁将会升级到表锁。表锁是会严重影响到整张表的操作性能的，所以应该避免它。

3. 控制事务的大小，减少锁定的资源量和锁定时间长度

Reference