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【Java高阶面经：数据库篇】13. MySQL 并发控制秘籍：MVCC 协议与隔离级别深度解析

news 来源：原创 2025/5/23 9:30:55

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一、MVCC核心原理：多版本并发控制的基石

1.1 为什么需要MVCC？

在传统锁机制中，读写操作会互相阻塞，导致高并发场景下性能下降。MVCC通过多版本数据快照避免读写阻塞，实现：

读不加锁：快照读（普通SELECT）不阻塞写操作
写不阻塞读：写操作生成新版本，读操作访问历史版本
提升并发性：比纯锁机制提升30%~50%的吞吐能力

1.2 核心组件与数据结构

1.2.1 隐藏字段（每行数据自带）

字段名	类型	作用描述
`DB_TRX_ID`	6字节	最后修改该行的事务ID
`DB_ROLL_PTR`	7字节	指向Undo日志中的旧版本数据指针
`DB_ROW_ID`	6字节	隐藏自增行ID（无主键时自动生成）

1.2.2 Undo日志（回滚日志）

作用：存储数据旧版本，用于事务回滚和MVCC读

格式：

Undo Log Record:
- 事务ID（修改前）
- 数据旧值（列1, 列2, ...）
- 回滚指针（指向更早版本）

1.2.3 Read View（读视图）

事务首次执行快照读时生成，包含4个关键属性：

m_ids：当前活跃事务ID列表（未提交的事务ID集合）
min_trx_id：活跃事务中的最小ID
max_trx_id：系统分配的下一个事务ID（未分配）
creator_trx_id：当前事务ID

数据可见性判断逻辑：
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二、隔离级别与数据可见性规则

2.1 四大隔离级别对比表

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读	实现方式	MVCC行为	适用场景
读未提交（RU）	允许	允许	允许	无锁，直接读最新数据	每次读获取最新版本（含未提交）	非敏感统计（如日志分析）
读已提交（RC）	禁止	允许	允许	每次读生成新Read View	每次读获取最新已提交版本	高并发读（如电商商品页）
可重复读（RR，默认）	禁止	禁止	禁止	事务启动时生成Read View	事务内始终读取首次快照版本	金融交易（需数据一致）
串行化（Serializable）	禁止	禁止	禁止	强制加锁实现串行化	读写互斥，性能最低	极端一致性需求（如银行）

2.2 隔离级别影响示例

2.2.1 读已提交（RC）：每次读最新提交

-- 事务A（修改数据但未提交）
START TRANSACTION;
UPDATE users SET balance = 500 WHERE id = 1; -- 版本1（DB_TRX_ID=101）-- 事务B（RC隔离级别，两次读操作）
START TRANSACTION;
SELECT balance FROM users WHERE id = 1; -- 结果：原值100（Read View包含101）
-- 事务A提交（版本1变为已提交）
COMMIT;
SELECT balance FROM users WHERE id = 1; -- 结果：500（新Read View不包含101）
COMMIT;