MySQL 08 详解read view：事务到底是隔离的还是不隔离的？

场景引入

我们知道，在可重复读的隔离级别下，一个事务A启动的时候会创建一个read view，之后在这个事务A执行期间，即使其他事务修改数据，事务A看到的仍然和启动时相同。

考虑一个问题，假如该事务A想要对一行做更新，而此时这行的行锁被其他事务B持有，那么事务A会被锁住而等待行锁。当事务A获取到行锁想要查询或更新时，它读到的值是启动时看到的旧值还是被事务B更新后的新值呢？

我们以一个有两行数据(id,k)=(1,1),(2,2)的表为例。假设现在有三个事务A,B,C，其语句时间顺序如下：

首先，需要注意事务启动时机：begin/start transaction并不会直接启动事务，而是执行到它们之后的第一个操作InnoDB表的语句，才会真正启动事务。如果想要马上启动一个事务，可以使用start transaction with consistent snapshot，就像事务A和事务B那样。而对于事务C没有显式使用语句，表示更新语句本身就是一个事务，会在语句完成时自动提交。

上面这个例子就是我们要考虑的问题的一个场景，事务B先启动了事务，而想要更新的行先被事务C更新，之后事务B自己更新并查询；事务A在事务B之后查询同一行。那么事务A和事务B查询结果是多少呢？

答案是：事务A得到的结果是k=1，事务B得到的结果是k=3。

如果答案和你想的不一样，那么可以继续往下读，相信最后能解答疑惑。

快照在MVCC里如何工作

在可重复读的隔离级别下，事务在启动时就会有一个快照，这个快照是基于整个库的。

接下来首先来看快照如何实现：

InnoDB里每个事务都有一个唯一的事务ID称为transaction id，该ID在事务开始时向InnoDB的事务系统申请，按照申请顺序严格递增。

而每行数据有多个版本，每次有事务更新数据，都会生成一个新的数据版本，并且把事务的transaction id赋值给这个数据版本，记为row trx_id。同时，旧的数据版本依然会被保留，且可以在新数据版本中通过一定方法获取到旧数据版本。下图表示了一个记录被多个事务更新的过程：

图中，下方的矩形就代表了不同的数据版本。而\(U_i\)实际就代表了undo log。只要获取了最新的数据版本和undo log，就能回滚出历史数据版本。

为了达到可重复读的定义，实际上是在一个事务启动的时候，允许其看见它自己创建的以及在它启动前已经生成的数据版本，而不允许看见在它启动时还未生成的数据版本。

在实现上，InnoDB为每个事务构造一个数组，用来保存在这个事务启动瞬间，当前正在活跃的事务ID。这里，活跃指的是启动但未提交的事务。同时，还会记录数组里面事务ID的最小值，以及当前系统里已经创建过的事务ID的最大值+1。

数组+最小值+(最大值+1)+当前事务ID，实际上就组成了当前事务的一致性视图read view。

而数据版本是否可见，就是基于read view和数据版本的row trx_id。read view的数组和字段会把row trx_id分为几种情况：

对于当前启动的事务，一个数据版本的row trx_id，有如下可能：

• 落在绿色部分，表示该版本在当前事务启动前已提交或是自己创建的，可见；

• 落在红色部分，表示该版本不是由所有已创建出来的事务启动的，不可见；

• 落在黄色部分

  • 若row trx_id在数组中，表示是活跃事务生成的，还未提交，不可见；

  • 若row trx_id不在数组中，表示是已经提交的事务生成的，可见。

所以，由于所有数据都有多个版本，每个创建的事务都有对应的快照。

接下来分析“场景引入”里事务A的查询结果为什么是k=1：

这里先做几个假设。假设事务A开始前，系统里只有一个活跃事务ID为99，事务A,B,C的ID为100,101,102且当前系统只有四个事务；在三个事务启动前，(1,1)这一行的数据的row trx_id为90。

根据该假设，事务A的read view中的数组为[99,100]，事务B的read view中的数组为[99,100,101]，事务C的read view中的数组为[99,100,101,102]。

我们分析事务A相关的操作：

可以发现，尽管在事务A做查询时，数据已经改为了(1,3)，但由于该版本的row trx_id=101，不存在于事务A的read view数组中，因此该版本对事务A不可见。事务A查询语句的流程应该是：

• 找到(1,3)，发现不可见；

• 找到上一个版本(1,2)，发现不可见；

• 继续向前，找到(1,1)，是一个可见的数据版本。

通过以上分析，相信你已经理解为什么事务A的查询结果是k=1了。但若每次分析都像这样，未免有些麻烦，因此我们给出总结：一个数据版本，对于一个事务视图来说，除了自己的更新总是可见，有三种情况：

• 版本未提交，不可见；

• 版本已提交，但是是在read view创建后提交的，不可见；

• 版本已提交，而且是在read view创建前提交的，可见。

以上总结对比前面与row trx_id比较分析的方法，其实就是去掉了数字的对比，只用时间先后顺序判断。

更新逻辑

分析事务B相关的操作：

可以发现，如果我们像分析事务A那样去分析事务B，会认为事务B看不到(1,2)这个数据版本。

这个问题出在混淆了“快照读”和“当前读”。当前读指的是读最新版本的数据。由于更新数据都是先读后写，它用到的是当前读而不再是快照读。

知道了这个规则后，就比较好理解答案了，事务B在更新时能拿到数据(1,2)，从而更新后生成了一个新的数据版本(1,3)，且该版本的row trx_id为事务B的ID 101。那么之后事务B在查询时，能查到由自己更新的数据版本，得到结果为k=3。

当前读除了在update语句上会生效，如果使用select … lock in share mode / for update，也是当前读。因此，如果对事务A的查询语句加锁，它也能查询出k=3。

假设事务C不是马上提交的，而是变成了下面这样：

此时，就需要考虑上一篇文章介绍的“两阶段锁协议”。由于事务C’ 没有提交，其在id=1这一行上加的写锁并不会释放。而事务B是当前读，必须加锁读最新版本，因此会被锁住，直到事务C’ 释放这个行锁。

从可重复读到读已提交

到这里，我们可以归纳事务的可重复读的能力是如何实现的：核心是read view，而事务更新数据的时候，只能用当前读，如果读取行的行锁被其他事务占用，就需要进入锁等待。

可重复读和读已提交的区别：

• 读已提交隔离级别下，每个语句执行前都会生成一个read view。

• 可重复读隔离级别下，只在事务开始时创建read view。

最后我们再来分析一下在读已提交的隔离级别下，一开始的场景中事务A和事务B的读取结果。画出状态图：

对于事务B，答案依然是k=3。

对于事务A，其创建read view时已经能看到(1,2)的版本，但由于事务B还未提交，事务A并不能看到(1,3)的版本，因此事务A查询结果为k=2。