数据库事务隔离级别

Posted 2020-07-09

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据库事务隔离级别相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

为了快速同步数据的需要，我分段执行了两次python脚本，即开启了两个进程同步数据，结果服务器不时报出数据库死锁异常，通过排查代码和数据库日志发现，是由长事务并发引起的。代码中有入账和出账两个方法，里面涉及操作较多，都为其加了事务，抛出异常时可自动回滚，采用数据库(mysql)默认的隔离级别(Repeatable read)。提到并发，一般就会想到用同步代码块的方法的处理，但是由于项目是分布式的，共用一个主库，单单在代码加锁是不能保证数据的准确的，那就只能在数据库层面去考虑加锁了。由于数据量暂时不大，一开始我的解决方法是将隔离级别调整为最高（Serializable），这样虽然代价较大，但是能保证数据的准确性，数据库的锁也会相互等待，但当我再重新同步数据时，还是报出了大量死锁异常(com.mysql.jdbc.exceptions.jdbc4.MySQLTransactionRollbackException: Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction)，仔细追踪数据库日志，发现有两个锁在两条update语句上互相等待（操作的是一张统计表），但这两条update语句不是落到同一行上的，因为查询条件并不一样。那就奇怪了，一般来说是行锁的问题，最后排查发现，是该表未加索引的原因，造成了事务锁住了这张表，而由于多个事务是同时执行到这里，造成了锁的互相等待，最终数据库选择回滚了其中一个事务。发现问题后，我将表加了索引，再运行时，已经没报这个错误了（子查询也是会导致锁表的）。为了保证代码的运行效率，我将数据库级别设置为Repeatable read,但随之而来发现了一些数据出现了幻读，最后我是在update语句那里加了一个beforeMoney的过滤（update wallet_stat set money = afterMoney where id = xxx and money = beforeMoney），这样就能保证数据的准确性了，不过这里不足的是，虽保证了数据的正确，但并发的那个事务却必须回滚。这里也可以考虑借助队列或者乐观锁等方式来解决这个问题，就不一一详述了。

以上就是我处理这个问题的全过程，为了查找解决方案，我在查找了很多文章，获益良多。以下是我认为比较好的资料：

什么是事务：

数据库事务的隔离级别有4个，由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable，这四个级别可以逐个解决脏读、不可重复读、幻读这几类问题。

√: 可能出现 ×: 不会出现

注意：我们讨论隔离级别的场景，主要是在多个事务并发的情况下，因此，接下来的讲解都围绕事务并发。

Read uncommitted 读未提交

公司发工资了，领导把5000元打到singo的账号上，但是该事务并未提交，而singo正好去查看账户，发现工资已经到账，是5000元整，非常高兴。可是不幸的是，领导发现发给singo的工资金额不对，是2000元，于是迅速回滚了事务，修改金额后，将事务提交，最后singo实际的工资只有2000元，singo空欢喜一场。

技术分享

出现上述情况，即我们所说的脏读，两个并发的事务，“事务A：领导给singo发工资”、“事务B：singo查询工资账户”，事务B读取了事务A尚未提交的数据。

当隔离级别设置为Read uncommitted时，就可能出现脏读，如何避免脏读，请看下一个隔离级别。

Read committed 读提交

singo拿着工资卡去消费，系统读取到卡里确实有2000元，而此时她的老婆也正好在网上转账，把singo工资卡的2000元转到另一账户，并在singo之前提交了事务，当singo扣款时，系统检查到singo的工资卡已经没有钱，扣款失败，singo十分纳闷，明明卡里有钱，为何......

出现上述情况，即我们所说的不可重复读，两个并发的事务，“事务A：singo消费”、“事务B：singo的老婆网上转账”，事务A事先读取了数据，事务B紧接了更新了数据，并提交了事务，而事务A再次读取该数据时，数据已经发生了改变。

当隔离级别设置为Read committed时，避免了脏读，但是可能会造成不可重复读。

大多数数据库的默认级别就是Read committed，比如Sql Server , Oracle。如何解决不可重复读这一问题，请看下一个隔离级别。

Repeatable read 重复读

当隔离级别设置为Repeatable read时，可以避免不可重复读。当singo拿着工资卡去消费时，一旦系统开始读取工资卡信息（即事务开始），singo的老婆就不可能对该记录进行修改，也就是singo的老婆不能在此时转账。

虽然Repeatable read避免了不可重复读，但还有可能出现幻读。

singo的老婆工作在银行部门，她时常通过银行内部系统查看singo的信用卡消费记录。有一天，她正在查询到singo当月信用卡的总消费金额（select sum(amount) from transaction where month = 本月）为80元，而singo此时正好在外面胡吃海塞后在收银台买单，消费1000元，即新增了一条1000元的消费记录（insert transaction ... ），并提交了事务，随后singo的老婆将singo当月信用卡消费的明细打印到A4纸上，却发现消费总额为1080元，singo的老婆很诧异，以为出现了幻觉，幻读就这样产生了。

注：MySQL的默认隔离级别就是Repeatable read。

Serializable 序列化

Serializable是最高的事务隔离级别，同时代价也花费最高，性能很低，一般很少使用，在该级别下，事务顺序执行，不仅可以避免脏读、不可重复读，还避免了幻像读。

注：文章出自 http://blog.csdn.net/fg2006/article/details/6937413

mysql锁阻塞分析：

查看锁阻塞线程信息
这里用几中方法进行分析：
使用show processlist查看

直接使用show engine innodb status查看

------------
TRANSACTIONS
------------
Trx id counter 4131
Purge done for trx‘s n:o < 4119 undo n:o < 0 state: running but idle
History list length 126
LIST OF TRANSACTIONS FOR EACH SESSION:
---TRANSACTION 0, not started
MySQL thread id 2, OS thread handle 0x7f953ffff700, query id 115 localhost root init
show engine innodb status
---TRANSACTION 4130, ACTIVE 41 sec starting index read
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 360, 1 row lock(s)
MySQL thread id 4, OS thread handle 0x7f953ff9d700, query id 112 localhost root updating
delete from emp where empno=7788
------- TRX HAS BEEN WAITING 41 SEC FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: ## 等待了41s
RECORD LOCKS space id 16 page no 3 n bits 88 index `PRIMARY` of table `test`.`emp` trx id 4130 lock_mode X locks rec but not gap waiting
Record lock, heap no 9 PHYSICAL RECORD: n_fields 10; compact format; info bits 0 ## 线程4在等待往test.emp中的主键上加X锁，page num=3
0: len 4; hex 80001e6c; asc l;;
1: len 6; hex 000000001018; asc ;;
2: len 7; hex 91000001420084; asc B ;;
3: len 5; hex 53434f5454; asc SCOTT;;
4: len 7; hex 414e414c595354; asc ANALYST;;
5: len 4; hex 80001d8e; asc ;;
6: len 4; hex 208794f0; asc ;;
7: len 4; hex 80000bb8; asc ;;
8: SQL NULL;
9: len 4; hex 80000014; asc ;;

------------------
---TRANSACTION 4129, ACTIVE 45 sec starting index read
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 360, 1 row lock(s)
MySQL thread id 7, OS thread handle 0x7f953ff6c700, query id 111 localhost root updating
update emp set sal=3500 where empno=7788
------- TRX HAS BEEN WAITING 45 SEC FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: ## 等待了45s
RECORD LOCKS space id 16 page no 3 n bits 88 index `PRIMARY` of table `test`.`emp` trx id 4129 lock_mode X locks rec but not gap waiting
Record lock, heap no 9 PHYSICAL RECORD: n_fields 10; compact format; info bits 0 ## 线程7在等待往test.emp中的主键上加X锁，page num=3
0: len 4; hex 80001e6c; asc l;;
1: len 6; hex 000000001018; asc ;;
2: len 7; hex 91000001420084; asc B ;;
3: len 5; hex 53434f5454; asc SCOTT;;
4: len 7; hex 414e414c595354; asc ANALYST;;
5: len 4; hex 80001d8e; asc ;;
6: len 4; hex 208794f0; asc ;;
7: len 4; hex 80000bb8; asc ;;
8: SQL NULL;
9: len 4; hex 80000014; asc ;;

------------------
---TRANSACTION 4128, ACTIVE 51 sec
2 lock struct(s), heap size 360, 1 row lock(s)
MySQL thread id 3, OS thread handle 0x7f953ffce700, query id 110 localhost root cleaning up

我们知道，主要根因还是thread=3引起的，但从innodb status中却无法分析得到这个结果。

从上面来看，线程4和线程7都在等待往test.emp中的主键上加X锁，page num=3，但是线程7等待的时间为45s，而线程4等待的时间为41s，是较线程7之后申请的锁，所以可以判断是线程7阻塞了线程4。至于线程7为什么出现等待，这里分析不到根因。

使用mysqladmin debug查看
# mysqladmin -S /tmp/mysql3306.sock debug

然后在error日志中，会看到：

Thread database.table_name Locked/Waiting Lock_type

3 test.t3 Locked - read Low priority read lock
7 test.emp Locked - write High priority write lock
这种方法中，能找到线程ID=3和7是阻塞者，但还是不太准确，判断不出来线程7也是被线程ID=3阻塞的。

使用innodb_lock_monitor来获取阻塞锁线程

MySQL [test]> CREATE TABLE innodb_lock_monitor (a INT) ENGINE=INNODB; ## 随便在一个数据库中创建这个表，就会打开lock monitor
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.07 sec)

MySQL [test]> show warnings\\G
*************************** 1. row ***************************
Level: Warning
Code: 131
Message: Using the table name innodb_lock_monitor to enable diagnostic output is deprecated and may be removed in future releases. Use INFORMATION_SCHEMA or PERFORMANCE_SCHEMA tables or SET GLOBAL innodb_status_output=ON.
1 row in set (0.00 sec)

说明：这个在5.6中有一个warning，但不影响使用。

然后再使用show engine innodb status查看：

------------
TRANSACTIONS
------------
Trx id counter 4667
Purge done for trx‘s n:o < 4659 undo n:o < 0 state: running but idle
History list length 138
LIST OF TRANSACTIONS FOR EACH SESSION:
---TRANSACTION 0, not started
MySQL thread id 9, OS thread handle 0x7f813c5f7700, query id 152 localhost root init
show engine innodb status
---TRANSACTION 4663, ACTIVE 78 sec starting index read
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 360, 1 row lock(s)
MySQL thread id 4, OS thread handle 0x7f813c628700, query id 149 localhost root updating
delete from emp where empno=7788
------- TRX HAS BEEN WAITING 78 SEC FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: ## 等待了78s
RECORD LOCKS space id 16 page no 3 n bits 88 index `PRIMARY` of table `test`.`emp` trx id 4663 lock_mode X locks rec but not gap waiting
Record lock, heap no 9 PHYSICAL RECORD: n_fields 10; compact format; info bits 0 ## 线程4在等待往test.emp中的主键上加X锁，page num=3
0: len 4; hex 80001e6c; asc l;;
1: len 6; hex 000000001018; asc ;;
2: len 7; hex 91000001420084; asc B ;;
3: len 5; hex 53434f5454; asc SCOTT;;
4: len 7; hex 414e414c595354; asc ANALYST;;
5: len 4; hex 80001d8e; asc ;;
6: len 4; hex 208794f0; asc ;;
7: len 4; hex 80000bb8; asc ;;
8: SQL NULL;
9: len 4; hex 80000014; asc ;;

------------------
TABLE LOCK table `test`.`emp` trx id 4663 lock mode IX ## 在给主键行上加X锁之前，先要在表上加意向锁IX
RECORD LOCKS space id 16 page no 3 n bits 88 index `PRIMARY` of table `test`.`emp` trx id 4663 lock_mode X locks rec but not gap waiting
Record lock, heap no 9 PHYSICAL RECORD: n_fields 10; compact format; info bits 0
0: len 4; hex 80001e6c; asc l;;
1: len 6; hex 000000001018; asc ;;
2: len 7; hex 91000001420084; asc B ;;
3: len 5; hex 53434f5454; asc SCOTT;;
4: len 7; hex 414e414c595354; asc ANALYST;;
5: len 4; hex 80001d8e; asc ;;
6: len 4; hex 208794f0; asc ;;
7: len 4; hex 80000bb8; asc ;;
8: SQL NULL;
9: len 4; hex 80000014; asc ;;

---TRANSACTION 4662, ACTIVE 81 sec starting index read
mysql tables in use 1, locked 1
LOCK WAIT 2 lock struct(s), heap size 360, 1 row lock(s)
MySQL thread id 7, OS thread handle 0x7f813c5c6700, query id 148 localhost root updating
update emp set sal=3500 where empno=7788
------- TRX HAS BEEN WAITING 81 SEC FOR THIS LOCK TO BE GRANTED: ## 等待了81s
RECORD LOCKS space id 16 page no 3 n bits 88 index `PRIMARY` of table `test`.`emp` trx id 4662 lock_mode X locks rec but not gap waiting
Record lock, heap no 9 PHYSICAL RECORD: n_fields 10; compact format; info bits 0 ## 线程7在等待往test.emp中的主键上加X锁，page num=3
0: len 4; hex 80001e6c; asc l;;
1: len 6; hex 000000001018; asc ;;
2: len 7; hex 91000001420084; asc B ;;
3: len 5; hex 53434f5454; asc SCOTT;;
4: len 7; hex 414e414c595354; asc ANALYST;;
5: len 4; hex 80001d8e; asc ;;
6: len 4; hex 208794f0; asc ;;
7: len 4; hex 80000bb8; asc ;;
8: SQL NULL;
9: len 4; hex 80000014; asc ;;

------------------
TABLE LOCK table `test`.`emp` trx id 4662 lock mode IX ## 在给主键行上加X锁之前，先要在表上加意向锁IX
RECORD LOCKS space id 16 page no 3 n bits 88 index `PRIMARY` of table `test`.`emp` trx id 4662 lock_mode X locks rec but not gap waiting
Record lock, heap no 9 PHYSICAL RECORD: n_fields 10; compact format; info bits 0
0: len 4; hex 80001e6c; asc l;;
1: len 6; hex 000000001018; asc ;;
2: len 7; hex 91000001420084; asc B ;;
3: len 5; hex 53434f5454; asc SCOTT;;
4: len 7; hex 414e414c595354; asc ANALYST;;
5: len 4; hex 80001d8e; asc ;;
6: len 4; hex 208794f0; asc ;;
7: len 4; hex 80000bb8; asc ;;
8: SQL NULL;
9: len 4; hex 80000014; asc ;;

---TRANSACTION 4615, ACTIVE 1579 sec, thread declared inside InnoDB 1222
mysql tables in use 2, locked 0
2 lock struct(s), heap size 360, 1 row lock(s)
MySQL thread id 3, OS thread handle 0x7f813c659700, query id 147 localhost root Sending data
select count(*) from t3 a,t3 b ## 这是线程3当前正在执行的SQL
Trx read view will not see trx with id >= 4662, sees < 4659
TABLE LOCK table `test`.`emp` trx id 4615 lock mode IX ## 线程3中正在拥有表上的意向IX锁，并且有test.emp表上主键的行级X锁，page num=3
RECORD LOCKS space id 16 page no 3 n bits 88 index `PRIMARY` of table `test`.`emp` trx id 4615 lock_mode X locks rec but not gap
Record lock, heap no 9 PHYSICAL RECORD: n_fields 10; compact format; info bits 0
0: len 4; hex 80001e6c; asc l;;
1: len 6; hex 000000001018; asc ;;
2: len 7; hex 91000001420084; asc B ;;
3: len 5; hex 53434f5454; asc SCOTT;;
4: len 7; hex 414e414c595354; asc ANALYST;;
5: len 4; hex 80001d8e; asc ;;
6: len 4; hex 208794f0; asc ;;
7: len 4; hex 80000bb8; asc ;;
8: SQL NULL;
9: len 4; hex 80000014; asc ;;

为什么线程3当前执行的是一个select t3表操作，但却锁住了test.emp表上page num=3？
有可能是线程3之前对test.emp表的操作事务没有及时提交导致。
所以得出：线程3阻塞了线程7，而线程7又阻塞了线程4，所以根因就是线程3，让线程3尽快提交或是kill掉即可。

结论
在分析innodb中锁阻塞时，几种方法的对比情况：

（1）使用show processlist查看不靠谱；
（2）直接使用show engine innodb status查看，无法判断到问题的根因；
（3）使用mysqladmin debug查看，能看到所有产生锁的线程，但无法判断哪个才是根因；
（4）开启innodb_lock_monitor后，再使用show engine innodb status查看，能够找到锁阻塞的根因。

注：文章出自 http://blog.csdn.net/hw_libo/article/details/39080809

以上是关于数据库事务隔离级别的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

《Spring设计思想-事务篇》-数据库隔离级别

MySQL 事务的默认隔离级别是啥？可以解决幻读问题么？

什么是事务事务特性事务隔离级别spring事务传播特性