数据库的事务隔离级别是事务特性ACID中的隔离性的解读，主要作用是提高数据库的并发性。

一、事务的特性（ACID）

1. 原子性：依赖于undo log（MVCC，多版本并发控制器，存储在磁盘）实现，会将原数据存储在undo log中，用于容灾。
2. 一致性：最核心和最本质的要求，依靠于原子性、隔离性和持久性进行保证。
3. 隔离性：依靠：锁（间隙锁），mvcc（多版本并发控制）来实现。
4. 持久性：依赖于redo log日志来实现。

二、数据库事务隔离级别

数据库的事务隔离级别有四种，分别是读未提交、读已提交、可重复读、序列化，不同的隔离级别下会产生脏读、幻读、不可重复读等相关问题，因此在选择隔离级别的时候要根据应用场景来决定，使用合适的隔离级别。在实际的工作中很少做修改，一般都是使用默认的隔离级别：mysql默认为不可重复读，oracle为读已提交。

1、读未提交（READ-UNCOMMITTED）

        事务的修改，即使没有提交，对其他事务也都是可见的。

        事务能够读取未提交的数据，这种情况称为脏读。

2、读已提交（READ-COMMITTED）

        事务读取已提交的数据，大多数数据库的默认隔离级别。

        当一个事务在执行过程中，数据被另外一个事务修改，造成本次事务前后读取的信息不一样，这种情况称为不可重复读。

3、可重复度（REPEATABLE-READ ）

        这个级别是MySQL的默认隔离级别，它解决了脏读的问题，同时也保证了同一个事务多次读取同样的记录是一致的，但这个级别还是会出现幻读的情况。

        幻读是指当一个事务A读取某一个范围的数据时，另一个事务B在这个范围插入行，A事务再次读取这个范围的数据时，会产生幻读。

4、序列化（SERIALIZABLE ）

        最高的隔离级别，完全服从ACID的隔离级别。所有的事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。

三、事务隔离性的实现原理

        事务隔离机制的实现基于锁机制和并发调度。其中并发调度使用的是MVVC（多版本并发控制），通过保存修改的旧版本信息来支持并发一致性读和回滚等特性。锁机制采用的是间隙锁。

1、MVCC(多版本控制器)

        MVCC在MySQL InnoDB中的实现主要是为了提高数据库并发性能，用更好的方式去处理读写冲突，做到即使有读写冲突时，也能做到不加锁，非阻塞并发读。

        MVCC多版本并发控制指的是维持一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，在数据库的读操作中分为俩种：当前读和快照读。快照读是MySQL为实现MVCC的一个非阻塞读功能。

        MVCC模块在MySQL中的具体实现是由三个隐式字段，undo日志、read view三个组件来实现的。

1.1 三个隐式字段

        在数据库中除了我们自己创建的字段，其实表中还是存在很多隐式字段的。MVCC的实现就依赖了其中的三个隐式字段：DB_TRX_ID（事务id）、DB_ROLL_PTR（回滚指针）、DB_ROW_JD（隐式主键）。

        DB_TRX_ID：6字节，最近修改事务id，记录创建这条记录或者最后一次修改该记录的事务id。

        DB_ROLL_PTR：7字节，回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合undo log，指向上一个旧版本，在第一次插入数据时DB_ROLL_PTR为空。

        DB_ROW_JD：6字节，隐藏的主键，如果数据表没有主键，那么innodb会自动生成一个6字节的row_id，如果存在主键或者唯一字段就不存在DB_ROW_JD。

1.2 undo log

        undo log被称之为回滚日志，表示在进行insert，delete，update操作的时候产生的方便回滚的日志。

        当进行insert操作的时候，产生的undo log只在事务回滚的时候需要，并且在事务提交之后可以被立刻丢弃。

        当进行update和delete操作的时候，产生的undo log日志不仅仅在事务回滚的时候需要，在快照读的时候也需要，所以不能随便删除，只有在快照读或事务回滚不涉及该日志时，对应的日志才会被purge线程统一清除（当数据发生更新和删除操作的时候都只是设置一下老记录的deleted_bit，并不是真正的将过时的记录删除，因为为了节省磁盘空间，innodb有专门的purge线程来清除deleted_bit为true的记录，如果某个记录的deleted_id为true，并且DB_TRX_ID相对于purge线程的read view 可见，那么这条记录一定时可以被清除的）。

        undo log日志采用的是链表的方式将数据进行链接。通过DB_ROLL_PTR回滚指针指向上次修改的位置。

 记录链举例：（找的资料）

1、假设有一个事务编号为1的事务向表中插入一条记录，那么此时行数据的状态为：

正在上传…重新上传取消

2、假设有第二个事务编号为2对该记录的name做出修改，改为lisi

        在事务2修改该行记录数据时，数据库会对该行加排他锁。然后把该行数据拷贝到undo log中，作为 旧记录，即在undolog中有当前行的拷贝副本。拷贝完毕后，修改该行name为lisi，并且修改隐藏字段的事务id为当前事务2的id，回滚指针指向拷贝到undolog的副本记录中。事务提交后，释放锁。

正在上传…重新上传取消

3、假设有第三个事务编号为3对该记录的age做了修改，改为32

        在事务3修改该行数据的时，数据库会对该行加排他锁，然后把该行数据拷贝到undolog中，作为旧纪录，发现该行记录已经有undolog了，那么最新的旧数据作为链表的表头，插在该行记录的undolog最前面，修改该行age为32岁，并且修改隐藏字段的事务id为当前事务3的id，回滚指针指向刚刚拷贝的undolog的副本记录，事务提交，释放锁。

正在上传…重新上传取消

        从上述的一系列图中，大家可以发现，不同事务或者相同事务的对同一记录的修改，会导致该记录的undo log生成一条记录版本线性表，即链表，undolog的链首就是最新的旧记录，链尾就是最早的旧记录。

1.3 Read View

        Read View是事务进行快照读操作的时候生产的读视图，在该事务执行快照读的那一刻，会生成一个数据系统当前的快照，记录并维护系统当前活跃事务的id，事务的id值是递增的。

        在讲可见性之前，首先要知道Read View中的三个全局属性：

trx_list:一个数值列表，用来维护Read View生成时刻系统正活跃的事务ID

up_limit_id:记录trx_list列表中事务ID最小的ID

low_limit_id:Read View生成时刻系统尚未分配的下一个事务ID

具体的比较规则如下：

1、首先比较DB_TRX_ID < up_limit_id,如果小于，则当前事务能看到DB_TRX_ID所在的记录，如果大于等于进入下一个判断

2、接下来判断DB_TRX_ID >= low_limit_id,如果大于等于则代表DB_TRX_ID所在的记录在Read View生成后才出现的，那么对于当前事务肯定不可见，如果小于，则进入下一步判断

3、判断DB_TRX_ID是否在活跃事务中，如果在，则代表在Read View生成时刻，这个事务还是活跃状态，还没有commit，修改的数据，当前事务也是看不到，如果不在，则说明这个事务在Read View生成之前就已经开始commit，那么修改的结果是能够看见的。

四、参考文件

        马士兵课程。

一、前言

本文主要对4种事务隔离级别，具体举例说明各自可能会存在的3种读现象的问题。

1.1、4种事务隔离级别

什么是隔离？
因为AB两事务存在时空冲突性，即执行时间和操作记录上都存在交集，否则就可以认为是不相关的，没有必要隔离。
那么4种事务隔离级别各自是什么，下面列出：

• 读未提交，READ_UNCOMMITTED，事务A可读到另一事务B未提交的变化。存在脏读、不可重复读、幻读问题。
• 读已提交，READ_COMMITTED，事务A在事务B提交后才可以读到B提交的变化。存在不可重复读、幻读问题。
• 可重复读，REPEATABLE_READ，事务A在事务B提交前后的两次读是一致的。存在幻读问题。
• 串行化，SERIALIZABLE，最高隔离级别，若事务AB操作有冲突，则AB竞争锁串行执行。

1.2、3种读现象

这里对脏读、不可重复读和幻读问题，各自举例描述。

• 脏读，Dirty Read，事务A读到了无效的脏数据。
• 不可重复读，Non-repeatable Read，事务A第一次读到了存在的某条记录，后面又读该记录（被事务B对刚刚存在的该记录update或delete），两次结果不一致。
• 幻读，Phantom Read，事务A第一次读到了某些结果集的数据，后面再次读，却读到了第一次中不存在的数据（被事务B在符合A第一次查询where条件的结果集中，insert了新的记录），两次结果不一致。

不可重复读和幻读，一般都是一个事务受到其他事务的影响，导致自身事务前后两次读结果不一致。
但是区别在于，不可重复读强调对先前存在的记录进行操作（对已存在的记录操作只能是update或delete），而幻读则强调对先前不存在的记录进行操作（对不存在的记录操作也只能是insert）。

二、举例说明

在这里逐个举例说明各个事务隔离级别可能存在的读问题。
查看Spring中@Transactional属性Isolation的注释也可以发现，读未提交存在脏读、不可重复读、幻读，读已提交存在不可重复读、幻读，可重复读存在幻读，串行化防止脏读、不可重复读、幻读。

ps，点击这篇数据库事务隔离级别举例详解（续）可以通过操作层面看到这些读问题。

下面的举例假设事务A、B一起执行。

2.1、读未提交

• 脏读：
  时刻1，事务B修改Jay的工资由1爽（爽：货币计量单位，等于1.6亿元人民币）变为2爽，但没还提交；
  时刻2，事务A是可以读到Jay的工资变成2爽；
  时刻3，事务B试图提交但失败，导致回滚为1爽，那事务A读到的2爽就是脏数据，这就是一次脏读。

• 不可重复读（update的影响）：
  时刻1，事务A读到了Jay的工资是1爽；
  时刻2，事务B更改了Jay的工资为2爽，但还没提交；
  时刻3，事务A再读，这次读到2爽没问题，那事务A先后读到了同一记录的2种数据版本，这就是一次update导致的不可重复读。

• 不可重复读（delete的影响）：
  时刻1，事务A读到了Jay的工资是1爽；
  时刻2，事务B删除Jay的工资记录，但还没提交；
  时刻3，事务A再读，这次读不到Jay的工资记录，那也等同于事务A先后读到了同一记录的2种数据版本，这是一次delete导致的不可重复读。

• 幻读：
  时刻1，事务A读到了Jay的工资有一条记录（select salary from pay_sheet where name=‘Jay’）；
  时刻2，事务B在薪资表pay_sheet中为Jay添加了一项额外的薪酬，但还没提交；
  时刻3，事务A再查，这次查到莫名其妙多了一条记录，那事务A第二次的多读，就是一次insert导致的幻读。

2.1、读已提交

• 不可重复读（update的影响）：
  时刻1，事务A读到了Jay的工资是1爽；
  时刻2，事务B更改了Jay的工资为2爽，且已提交；
  时刻3，事务A再读，这次读到2爽没问题，那事务A先后读到了同一记录的2种数据版本，这就是一次update导致的不可重复读。

• 不可重复读（delete的影响）：
  时刻1，事务A读到了Jay的工资是1爽；
  时刻2，事务B删除Jay的工资记录，且已提交；
  时刻3，事务A再读，这次读不到Jay的工资记录，那也等同于事务A先后读到了同一记录的2种数据版本，这是一次delete导致的不可重复读。

• 幻读：
  时刻1，事务A读到了Jay的工资有一条记录（select salary from pay_sheet where name=‘Jay’）；
  时刻2，事务B在薪资表pay_sheet中为Jay添加了一项额外的薪酬，且已提交；
  时刻3，事务A再查，这次查到莫名其妙多了一条记录，那事务A第二次的多读，就是一次insert导致的幻读。

2.3、可重复读

• 幻读：
  时刻1，事务A读到了Jay的工资有一条记录（select salary from pay_sheet where name=‘Jay’）；
  ⚠️注意：这时候可重复读会将读到的这些记录行加锁，事务B没法去修改删除，但对事务B进行insert就没办法了，锁起不了作用。
  时刻2，事务B在薪资表pay_sheet中为Jay添加了一项额外的薪酬，且已提交；
  时刻3，事务A再查，这次查到莫名其妙多了一条记录，那事务A第二次的多读，就是一次insert导致的幻读。

2.4、串行化

串行化通过读写锁，读写写读写写互斥，读读不互斥的锁机制，牺牲数据库的并发性能，避免了脏读、不可重复读和幻读的问题。

一、简介

为了解决脏读、不可重复读、幻读，数据库提供了事务隔离级别的概念，可以最大程度地避免以上三种情况的发生。

根据隔离程度从低到高分为：

• Read Uncommitted（读未提交）；
• Read Committed（读已提交）；
• Repeatable Read（可重复读）；
• Serializable（串行化）；

二、详解

下面对各个隔离级别做一个简介：

• Read Uncommitted（读未提交）：最低的隔离级别，但是并发性能最高，指的是一个事务可以读取到另外一个事务并未提交的数据。如果一个事务已经开始写数据，则另外一个事务则不允许同时进行写操作，但允许其他事务读此行数据（写操作加写锁，读操作不加锁）。读未提交会出现脏读、不可重复读、幻读。
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• Read Committed（读已提交）：指的是一个事务的更新操作在未提交之前，另外一个事务是读取不到同一数据更新后的结果，这就避免了脏读。读已提交会锁定当前正在读取的行的数据（ 写操作加写锁，读操作加读锁）。读已提交避免了脏读，但是会出现不可重复读、幻读问题。
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• Repeatable Read（可重复读）：mysql的默认的隔离级别，指的是在一个事务内，对相同条件的数据读取结果是相同的，不管其他事务有没有对其进行更新，也不管更新是否已经提交到数据库。可重复读会锁定读取到的所有行直到事务结束，其他事务的更新操作只能等到事务结束之后才能进行。可重复读避免了脏读、不可重复读，但是会出现幻读问题。
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• Serializable（串行化）：最高的隔离级别，当然并发性能最低。指的是所有的事务操作依次顺序执行，事务只能一个接着一个执行，不能并发执行。可序列化对表进行加锁，可以有效避免脏读、不可重复读、幻读问题，但是效率比较低，通常会用其他并发级别加上相应的并发锁机制来取代它。

注意：在MySQL数据库中，支持上面四种隔离级别，默认的为Repeatable read (可重复读)；而在Oracle数据库中，只支持Serializable (串行化)级别和Read committed (读已提交)这两种级别，其中默认的为Read committed级别。

三、总结

下面通过一张表格展示各个隔离级别对脏读、不可重复读、幻读问题的处理：

• 隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但是对并发性能的影响也越大（事务的隔离级别和数据库并发性是成反比的，隔离级别越高，并发性越低）。对于多数应用程序，可以优先考虑把数据库系统的隔离级别设为Read Committed。它能够避免脏读取，而且具有较好的并发性能。尽管它会导致不可重复读、幻读这些并发问题，在可能出现这类问题的个别场合，可以由应用程序采用悲观锁或乐观锁来控制。
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• 不可重复读和读提交的区别：
• 不可重复读：读操作会锁定读取到的所有行直到事务结束，可重复读的锁粒度更大；
• 读提交：读操作是加锁到本次读操作结束，读提交的锁粒度相对较小；