什么是臟讀、幻讀、不可重復(fù)讀？

臟讀、幻讀和不可重復(fù)讀是數(shù)據(jù)庫中常見的并發(fā)訪問問題，它們描述了在多個事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)讀取問題。

臟讀（Dirty Read）

指的是一個事務(wù)讀取了另一個事務(wù)尚未提交的數(shù)據(jù)。

當(dāng)事務(wù)B修改了數(shù)據(jù)但尚未提交時，事務(wù)A讀取到了這個未提交的數(shù)據(jù)。如果事務(wù)B最終回滾了，那么事務(wù)A讀取到的數(shù)據(jù)就是臟數(shù)據(jù)。

臟讀可能導(dǎo)致事務(wù)A基于不正確的數(shù)據(jù)做出決策，從而產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。

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不可重復(fù)讀（Nonrepeatable Read）

指的是在一個事務(wù)內(nèi)，多次讀取同一數(shù)據(jù)時，得到的結(jié)果不一致。

例如，事務(wù)A第一次讀取數(shù)據(jù)時，得到了某個值，但在事務(wù)A的執(zhí)行過程中，事務(wù)B修改了這個值并提交了。

當(dāng)事務(wù)A第二次讀取同一數(shù)據(jù)時，得到的值與第一次讀取時不同。

不可重復(fù)讀可能導(dǎo)致事務(wù)A在同一事務(wù)內(nèi)基于不一致的數(shù)據(jù)做出決策，從而產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。

幻讀（Phantom Read）

指的是在一個事務(wù)內(nèi)，多次執(zhí)行相同的查詢時，得到的結(jié)果集不一致。

例如，事務(wù)A第一次查詢時得到了一組數(shù)據(jù)，但在事務(wù)A的執(zhí)行過程中，事務(wù)B插入了符合第一次查詢條件的新數(shù)據(jù)并提交了。

當(dāng)事務(wù)A第二次查詢相同條件時，得到的結(jié)果集中出現(xiàn)了新增的數(shù)據(jù)，就好像產(chǎn)生了幻覺一樣。

幻讀可能導(dǎo)致事務(wù)A在同一事務(wù)內(nèi)處理了不一致的數(shù)據(jù)集，從而產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。

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重點區(qū)別一下不可重復(fù)讀和幻讀：

不可重復(fù)讀關(guān)注，事務(wù)內(nèi)讀取到的，數(shù)據(jù)值內(nèi)容發(fā)生的變化，而幻讀關(guān)注，事務(wù)內(nèi)執(zhí)行相同查詢時，結(jié)果集數(shù)量發(fā)生變化。

一句話總結(jié)臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀：

臟讀：讀取未提交的數(shù)據(jù)。

不可重復(fù)讀：讀取數(shù)據(jù)期間，數(shù)據(jù)被其他事務(wù)修改，導(dǎo)致再次讀取時結(jié)果不同。

幻讀：在范圍查詢期間，有其他事務(wù)插入或刪除了記錄，導(dǎo)致查詢結(jié)果的數(shù)量不一致。

這些問題的出現(xiàn)是由于并發(fā)事務(wù)訪問數(shù)據(jù)庫時的隔離性不足所導(dǎo)致的。

如何解決這些事務(wù)訪問并發(fā)問題？

為了解決這些問題，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了不同的事務(wù)隔離級別，不同的隔離級別提供了不同的解決方案，以確保事務(wù)的隔離性和數(shù)據(jù)的一致性。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的事務(wù)隔離級別有哪些？

SQL-92 標(biāo)準(zhǔn)定義了 4 種隔離級別來解決臟讀、幻讀、不可重復(fù)讀等這些異常情況，從高到底依次為：

可串行化(Serializable)、可重復(fù)讀(Repeatable reads)、讀已提交(Read committed)、讀未提交(Read uncommitted)。

1. 讀未提交（RU）：

最低的隔離級別，在這種事務(wù)隔離級別下，允許一個事務(wù)讀取另一個事務(wù)尚未提交的數(shù)據(jù)。

這可能導(dǎo)致臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀的問題。

2. 讀已提交（RC）：

也可以翻譯成提交讀，在一個事務(wù)修改數(shù)據(jù)過程中，如果事務(wù)還沒提交，其他事務(wù)不能讀該數(shù)據(jù)。

這可以避免臟讀問題，但仍可能出現(xiàn)不可重復(fù)讀和幻讀的問題。

3. 可重復(fù)讀（RR）：

在一個事務(wù)中，多次讀取同一數(shù)據(jù)時，得到的結(jié)果保持一致。

即使其他事務(wù)對數(shù)據(jù)進行了修改并提交，當(dāng)前事務(wù)讀取的數(shù)據(jù)也不會發(fā)生變化。

比提交讀更高一個級別的隔離級別，可重復(fù)讀可以避免臟讀和不可重復(fù)讀問題，但仍可能出現(xiàn)幻讀的問題。

4. 串行化（Serializable）：

最高的隔離級別，確保事務(wù)之間完全隔離，一個事務(wù)執(zhí)行時，其他事務(wù)無法對其進行并發(fā)操作。

串行化可以避免臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀的問題，但會降低并發(fā)性能。

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這些隔離級別按照隔離強度逐漸增強，同時也伴隨著性能的降低。

選擇適當(dāng)?shù)母綦x級別需要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求和并發(fā)訪問情況進行權(quán)衡。

事務(wù)隔離級別又是如何實現(xiàn)的？

事務(wù)隔離級別的實現(xiàn)方式可以根據(jù)具體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和存儲引擎而有所不同。

1. 鎖機制：

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以使用鎖來實現(xiàn)事務(wù)隔離級別。

通過在讀取和修改數(shù)據(jù)時加鎖，可以確保事務(wù)之間的隔離性。

不同的隔離級別可能使用不同類型的鎖，如行級鎖、表級鎖或頁級鎖。

合理使用「共享鎖」「獨占鎖」就可以解決事務(wù)間寫入隔離的問題

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MySQL中利用GAP鎖 和 Next-Key實現(xiàn)了不可重復(fù)讀的隔離級別。

GAP鎖用于鎖定一個范圍的鍵值之間的間隙，以防止其他事務(wù)在該范圍內(nèi)插入新的索引記錄。

Next-Key鎖是GAP鎖（間隙鎖）和NOT-GAP鎖（精確行鎖）的組合，不僅鎖定了索引記錄本身，還鎖定了索引記錄之前的間隙。

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這樣可以避免不可重復(fù)讀問題的發(fā)生，保證事務(wù)在讀取范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)時，其他事務(wù)不能在該范圍內(nèi)插入新的數(shù)據(jù)。

不過有關(guān)「讀」的問題，可以使用效率更高的MVCC解決。

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2. 多版本并發(fā)控制（MVCC）

MVCC (Multi-Version Concurrency Control），即多版本并發(fā)控制，是一種常見的實現(xiàn)事務(wù)隔離級別的方式。

它通過為每個事務(wù)創(chuàng)建多個版本的隔離快照來實現(xiàn)隔離。

在快照隔離中，每個事務(wù)在開始時會創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)快照，事務(wù)中的所有讀取操作都基于該快照進行。

每個事務(wù)在讀取數(shù)據(jù)時會看到一個一致性的快照，這個快照是在事務(wù)開始時確定的。

3.當(dāng)有其他事務(wù)對數(shù)據(jù)進行修改時，MVCC又會創(chuàng)建一個新的數(shù)據(jù)版本，并將新版本的數(shù)據(jù)與舊版本的數(shù)據(jù)進行區(qū)分。

這樣，讀取操作可以讀取舊版本的數(shù)據(jù)，而寫入操作則會寫入新版本的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)讀寫操作的并發(fā)性。

MVCC在某些場景中替代了相對低效的「鎖」, 可以避免臟讀和不可重復(fù)讀的問題。

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(MVCC 這塊是面試的重難點，這一塊我們后面還會有文章進行詳細的介紹)

4. 串行化執(zhí)行：

雖然江湖中有傳說MVCC可以解決幻讀的問題，但實際上并非如此。

在串行化隔離級別下，事務(wù)之間是串行執(zhí)行的，即每個事務(wù)在執(zhí)行期間都會鎖定所涉及的數(shù)據(jù)表，其他事務(wù)必須等待該事務(wù)完成后才能執(zhí)行。

這種方式才可以避免臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀的問題，但會降低并發(fā)性能。

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需要注意的是，不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和存儲引擎可能會有不同的實現(xiàn)方式。

因此，在具體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，實現(xiàn)事務(wù)隔離級別的方式可能會有所不同。這里我們是以MySQL為例進行說明。

介紹一下MySQL中，與事務(wù)隔離級別相關(guān)的命令

MySQL中與事務(wù)隔離級別相關(guān)的命令主要有以下兩個：

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL：

該命令用于設(shè)置當(dāng)前會話的事務(wù)隔離級別。可以使用以下語法：

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE}

其中，READ UNCOMMITTED表示讀未提交，READ COMMITTED表示讀已提交，REPEATABLE READ表示可重復(fù)讀，SERIALIZABLE表示串行化。

通過設(shè)置不同的隔離級別，可以控制事務(wù)的隔離性和并發(fā)訪問的行為。

SELECT @@tx_isolation：

該命令用于查詢當(dāng)前會話的事務(wù)隔離級別。執(zhí)行該命令后，會返回當(dāng)前會話的事務(wù)隔離級別。

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MySQL默認(rèn)的隔離級別 RR 可重復(fù)讀。

命令行開始事務(wù)時set autocommit = off 或者 start transaction