Java -- 每日一问:谈谈MySQL支持的事务隔离级别,以及悲观锁和乐观锁的原理和应用场景?

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典型回答

所谓隔离级别(Isolation Level),就是在数据库事务中,为保证并发数据读写的正确性而提出的定义,它并不是 mysql 专有的概念,而是源于ANSI/ISO制定的SQL-92标准。

每种关系型数据库都提供了各自特色的隔离级别实现,虽然在通常的定义中是以锁为实现单元,但实际的实现千差万别。以最常见的 MySQL InnoDB 引擎为例,它是基于 MVCC(Multi-Versioning Concurrency Control)和锁的复合实现,按照隔离程度从低到高,MySQL 事务隔离级别分为四个不同层次:

  • 读未提交(Read uncommitted),就是一个事务能够看到其他事务尚未提交的修改,这是最低的隔离水平,允许脏读出现。

  • 读已提交(Read committed),事务能够看到的数据都是其他事务已经提交的修改,也就是保证不会看到任何中间性状态,当然脏读也不会出现。读已提交仍然是比较低级别的隔离,并不保证再次读取时能够获取同样的数据,也就是允许其他事务并发修改数据,允许不可重复读和幻象读(Phantom Read)出现。

  • 可重复读(Repeatable reads),保证同一个事务中多次读取的数据是一致的,这是 MySQL InnoDB 引擎的默认隔离级别,但是和一些其他数据库实现不同的是,可以简单认为 MySQL 在可重复读级别不会出现幻象读。

  • 串行化(Serializable),并发事务之间是串行化的,通常意味着读取需要获取共享读锁,更新需要获取排他写锁,如果 SQL 使用 WHERE 语句,还会获取区间锁(MySQL 以 GAP 锁形式实现,可重复读级别中默认也会使用),这是最高的隔离级别。

至于悲观锁和乐观锁,也并不是 MySQL 或者数据库中独有的概念,而是并发编程的基本概念。主要区别在于,操作共享数据时,“悲观锁”即认为数据出现冲突的可能性更大,而“乐观锁”则是认为大部分情况不会出现冲突,进而决定是否采取排他性措施。

反映到 MySQL 数据库应用开发中,悲观锁一般就是利用类似 SELECT … FOR UPDATE 这样的语句,对数据加锁,避免其他事务意外修改数据。乐观锁则与 Java 并发包中的 AtomicFieldUpdater 类似,也是利用 CAS 机制,并不会对数据加锁,而是通过对比数据的时间戳或者版本号,来实现乐观锁需要的版本判断。

我认为前面提到的 MVCC,其本质就可以看作是种乐观锁机制,而排他性的读写锁、双阶段锁等则是悲观锁的实现。

有关它们的应用场景,你可以构建一下简化的火车余票查询和购票系统。同时查询的人可能很多,虽然具体座位票只能是卖给一个人,但余票可能很多,而且也并不能预测哪个查询者会购票,这个时候就更适合用乐观锁。

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