38. 事务隔离级别与并发问题

38.1 并发事务的问题

当多个事务同时对同一份数据操作时，如果不做隔离，就会出问题。MySQL 定义了三种经典的并发问题。

脏读（Dirty Read）

事务 A 读到了事务 B 尚未提交的修改。如果 B 后来回滚了，A 读到的就是”脏”数据。

时间线    事务A                  事务B
  1                              BEGIN;
  2                              UPDATE users SET age = 99 WHERE id = 1;
  3     SELECT age FROM users WHERE id = 1;
       -- 读到了 age = 99（B 还没提交）
  4                              ROLLBACK;
  5     -- age 实际还是原值，A 之前读到的 99 是脏数据

脏读是最严重的问题，读到的是根本不存在的数据。

不可重复读（Non-repeatable Read）

事务 A 两次读同一行数据，结果不一样，因为事务 B 在中间修改并提交了。

时间线    事务A                  事务B
  1     BEGIN;
  2     SELECT age FROM users WHERE id = 1;
       -- age = 25
  3                              BEGIN;
  4                              UPDATE users SET age = 30 WHERE id = 1;
  5                              COMMIT;
  6     SELECT age FROM users WHERE id = 1;
       -- age = 30（和上次读的不一样了）
  7     COMMIT;

和脏读的区别：脏读读到的是未提交的数据，不可重复读读到的是已提交的数据。但问题在于，事务 A 在同一个事务里两次读同一行结果不一致，破坏了”可重复读”的预期。

幻读（Phantom Read）

事务 A 两次执行同一条件查询，结果集行数不一样，因为事务 B 在中间插入并提交了新行。

时间线    事务A                  事务B
  1     BEGIN;
  2     SELECT * FROM users WHERE age > 20;
       -- 假设查到 3 行
  3                              BEGIN;
  4                              INSERT INTO users(username, age) VALUES('new', 25);
  5                              COMMIT;
  6     SELECT * FROM users WHERE age > 20;
       -- 查到 4 行（多了一条"幻影"行）
  7     COMMIT;

和不可重复读的区别：不可重复读是同一行数据被改了，幻读是行数变了（有新行插入或旧行删除）。

三种问题对比

问题	原因	读到的是	严重程度
脏读	读未提交的修改	不存在的脏数据	最严重
不可重复读	读已提交的修改	已提交但前后不一致	中等
幻读	读已提交的新插入/删除	行数变化	较轻

38.2 四种隔离级别

SQL 标准定义了四种隔离级别，级别越高隔离性越强，但并发性能越低。

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读	性能
READ UNCOMMITTED（读未提交）	可能	可能	可能	最高
READ COMMITTED（读提交）	防止	可能	可能	高
REPEATABLE READ（可重复读）	防止	防止	可能*	中
SERIALIZABLE（串行化）	防止	防止	防止	最低

MySQL 默认隔离级别是 REPEATABLE READ（可重复读）。

-- 查看当前隔离级别
SELECT @@transaction_isolation;
-- 结果：REPEATABLE-READ

-- MySQL 8.0 之前用 @@tx_isolation（已废弃）

设置隔离级别

-- 设置全局隔离级别
SET GLOBAL transaction_isolation = 'READ-COMMITTED';

-- 设置当前会话隔离级别
SET SESSION transaction_isolation = 'READ-COMMITTED';

-- 只对下一个事务生效
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

设置范围	语法	生效范围
全局	SET GLOBAL	所有新连接
会话	SET SESSION	当前连接
单事务	SET TRANSACTION	下一个事务

38.3 各级别详解

READ UNCOMMITTED（读未提交）

最低级别，事务可以读到其他事务未提交的数据。基本不用，了解即可。

READ COMMITTED（读提交）

只能读到其他事务已提交的数据。防止了脏读，但不可重复读和幻读仍会发生。

Oracle 和 PostgreSQL 默认用这个级别。

-- 演示不可重复读
SET SESSION transaction_isolation = 'READ-COMMITTED';

-- 事务 A
BEGIN;
SELECT age FROM users WHERE id = 1;  -- 假设 age = 25

-- 事务 B（另一个会话）
BEGIN;
UPDATE users SET age = 30 WHERE id = 1;
COMMIT;

-- 事务 A 再查
SELECT age FROM users WHERE id = 1;  -- age = 30，和之前不一样
COMMIT;

REPEATABLE READ（可重复读）— MySQL 默认

同一事务内多次读同一行，结果一致。InnoDB 通过 MVCC 实现这一点。

-- 事务 A
SET SESSION transaction_isolation = 'REPEATABLE-READ';
BEGIN;
SELECT age FROM users WHERE id = 1;  -- age = 25

-- 事务 B
BEGIN;
UPDATE users SET age = 30 WHERE id = 1;
COMMIT;

-- 事务 A 再查
SELECT age FROM users WHERE id = 1;  -- age = 25，没变！
COMMIT;

SERIALIZABLE（串行化）

最高级别，所有事务串行执行，完全隔离。性能最差，基本不用于生产环境。

SET SESSION transaction_isolation = 'SERIALIZABLE';
-- 此时所有 SELECT 会自动加共享锁，其他事务无法修改被查的行

38.4 MVCC 简介

MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制） 是 InnoDB 实现高并发读写的核心机制。

核心思想

每行数据维护多个版本。事务读取时，根据隔离级别选择”看哪个版本”，不需要加锁就能读到一致的数据。

实现要素

1. 隐藏列

InnoDB 给每行数据加了两个隐藏列：

• DB_TRX_ID：最后修改这行的事务 ID；
• DB_ROLL_PTR：指向 undo log 中该行的历史版本。

2. undo log 版本链

每次修改一行数据，旧版本被记录在 undo log 中，通过 DB_ROLL_PTR 串成一条链。这就是这行数据的”历史版本链”。

当前数据行 (trx_id=200) 
  -> undo log: 旧版本 (trx_id=150)
    -> undo log: 更旧版本 (trx_id=100)

3. Read View（读视图）

事务执行查询时，会创建一个 Read View，记录”当前还有哪些事务活跃”。然后沿着版本链找，找到第一个对当前事务可见的版本。

• READ COMMITTED：每次 SELECT 都创建新的 Read View，所以能看到最新已提交的数据；
• REPEATABLE READ：事务第一次 SELECT 时创建 Read View，之后一直复用，所以看到的数据永远是事务开始时的快照。

REPEATABLE READ 下：
事务开始 -> 创建 Read View（记录当前活跃事务列表）
每次查询 -> 用同一个 Read View 判断版本可见性
结果 -> 整个事务期间看到的数据一致

快照读 vs 当前读

类型	说明	语句
快照读	读 MVCC 版本链中的可见版本	普通 SELECT
当前读	读最新数据并加锁	SELECT ... FOR UPDATE、SELECT ... LOCK IN SHARE MODE、INSERT、UPDATE、DELETE

-- 快照读：走 MVCC，不加锁
SELECT * FROM users WHERE id = 1;

-- 当前读：读最新数据，加行锁
SELECT * FROM users WHERE id = 1 FOR UPDATE;

38.5 隔离级别选择建议

场景	建议级别	原因
一般业务	REPEATABLE READ（默认）	MySQL 默认，兼顾一致性和性能
高并发、允许不一致	READ COMMITTED	锁冲突少，并发高
严格一致性要求	SERIALIZABLE	完全隔离，但性能差

38.6 小结

• 三种并发问题：脏读（读未提交）、不可重复读（同一行前后不一致）、幻读（行数变化）；
• 四种隔离级别从低到高：READ UNCOMMITTED -> READ COMMITTED -> REPEATABLE READ -> SERIALIZABLE；
• MySQL 默认 REPEATABLE READ，InnoDB 在此级别下也能防止幻读；
• MVCC 通过版本链和 Read View 实现快照读，不加锁也能保证一致性读；
• RC 每次查询创建新 Read View，RR 整个事务复用一个 Read View；
• 快照读走 MVCC，当前读加锁读最新数据。

下一节讲锁机制，深入理解 InnoDB 的行锁、间隙锁和死锁。