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InnoDB如何解决脏读、不可重复读和幻读的？

news 2025/8/15 11:40:01

InnoDB 引擎通过 MVCC（多版本并发控制） 和 Next-Key Locking（临键锁） 两大核心机制解决脏读、不可重复读和幻读问题，具体实现原理如下：

一、解决脏读：MVCC 的 ReadView 机制

原理：
事务只能读取已提交的数据版本（通过 Undo Log 构建历史版本）。
在这里插入图片描述

示例：

事务B修改数据（未提交） → 生成新版本（DB_TRX_ID = 100）
事务A（ID=50）查询：
- DB_TRX_ID=100 > 50 → 从Undo Log读取修改前的版本
- 避免读取未提交的脏数据

隔离级别支持：
READ COMMITTED（读已提交）及以上级别自动启用。

二、解决不可重复读：一致性快照（Consistent Read）

原理：
在 REPEATABLE READ 级别，事务首次查询时创建 ReadView（快照），后续所有读取均基于此快照版本。
在这里插入图片描述

示例：

事务A（ID=60）首次读取 balance=500
事务B（ID=70）修改 balance=800 并提交
事务A再次读取：
- 检查DB_TRX_ID=70（不在事务A的ReadView活跃列表中）
- 但事务A使用快照读 → 仍返回 balance=500

隔离级别支持：
REPEATABLE READ（可重复读）级别生效。

三、解决幻读：Next-Key Locking（临键锁）

原理：
MVCC 无法阻止其他事务插入新数据，因此 InnoDB 通过 临键锁 = 记录锁（Record Lock） + 间隙锁（Gap Lock） 锁定范围：

记录锁：锁定索引记录
间隙锁：锁定索引记录之间的范围（阻止插入）

示例：

-- 事务A：范围查询（加临键锁）
SELECT * FROM users WHERE age > 30 FOR UPDATE; 
-- 锁定现存age>30的记录 + 间隙（30, +∞）-- 事务B：尝试插入
INSERT INTO users (age) VALUES (35); -- 被阻塞！

隔离级别支持：
REPEATABLE READ 级别自动启用临键锁。

四、InnoDB 解决方案总结表

问题	解决机制	技术实现	触发条件
脏读	MVCC 多版本读	通过 Undo Log 读取已提交版本	READ COMMITTED 及以上
不可重复读	一致性快照（ReadView）	事务内所有读操作基于首次快照	REPEATABLE READ 级别
幻读	Next-Key Locking	记录锁 + 间隙锁锁定范围	REPEATABLE READ + 写操作或显式锁

五、不同隔离级别的行为对比

操作	READ COMMITTED	REPEATABLE READ
普通SELECT	总是读最新已提交数据	读事务开始时的快照
加锁SELECT（FOR UPDATE）	仅加记录锁	加临键锁（记录锁+间隙锁）
幻读风险	可能发生	完全避免

六、实战验证方案

1. 查看当前隔离级别

SELECT @@transaction_isolation; -- MySQL 8.0+

2. 测试不可重复读（REPEATABLE READ 下）

-- 事务A
START TRANSACTION;
SELECT balance FROM accounts WHERE id=1; -- 返回500-- 事务B（提交修改）
UPDATE accounts SET balance=800 WHERE id=1;
COMMIT;-- 事务A再次查询（仍返回500）
SELECT balance FROM accounts WHERE id=1; 
COMMIT;

3. 测试幻读防护

-- 事务A（加锁查询）
START TRANSACTION;
SELECT * FROM users WHERE age>30 FOR UPDATE; -- 锁住范围-- 事务B（尝试插入）
INSERT INTO users (name, age) VALUES ('Bob',35); -- 阻塞直到超时！

七、注意事项

写操作仍使用最新数据：
UPDATE/DELETE 总是基于最新提交数据（即使 REPEATABLE READ 级别）。

-- 事务A
SELECT * FROM accounts; -- 快照读：返回旧数据
UPDATE accounts SET balance=balance+100; -- 更新基于最新数据！

显式加锁跳过 MVCC：
SELECT ... FOR UPDATE 或 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE 直接读取最新数据并加锁。
间隙锁的代价：
- 可能引发死锁（如两个事务互相等待对方间隙）
- 可通过 innodb_locks_unsafe_for_binlog=ON 禁用（不推荐）