MySQL-事务中的一致性读和锁定读的具体原理

前言

上一篇文章MySQL-InnoDB行锁中，提到过一致性锁定读和一致性非锁定读，这篇文章会详细分析一下在事务中时，具体是如何实现一致性的。

一致性读原理

start transaction和begin语句，并不是立即开启一个事务，事务是在第一条读语句执行时才建立的。如果需要立即开启事务，可以使用这个语句:start transaction with comsistent snapshot。

每一个事务都有一个唯一的事务id，在mysql系统中，这个事务id是唯一且递增的。每一条数据库记录也有一个版本号，这个版本号记录了修改记录的事务id，如图：

最新的版本是V4，修改它的事务id为25，依次往前为V3，事务id17，一直到V1，事务id为10。

数据库中并不是真的有这些V1~V4的物理实体，是根据当前最新版本号和undolog往前计算出来每一个版本的。另外，数据库记录中除了保存修改它的事务id以外，还会记录这条修改是否已经提交。

在事务建立的一瞬间，当前事务会生成一个数组，保存了当前时刻系统中所有的活跃事务id（未提交事务），按照从小到大顺序排列，其中最小的id为低水位，最大的id为高水位。

那么在读操作和更新操作的时候，具体是如何使用这个版本号的呢？

我们知道，读分为一致性锁定读和一致性非锁定读；更新操作，其实可以拆解为两步，一步是一致性锁定读，一步是更新。我们只需要分析一致性锁定读和一致性非锁定读就可以了。

如果是一致性非锁定读，能读到的是低水位下的最近一个事务更新后的记录。
如果是一致性锁定读，如果当前记录被锁定，需要等待锁释放；如果没被锁定，能读到最新一个已提交记录或者当前事务版本号对记录的修改。

实验验证

准备一张表

create table t(id int,k int,primary key(id));

insert into t(id,k) values(1,1),(2,2),(3,3),(4,4);

事务的时间线图如下

事务A：

mysql> start transaction with consistent snapshot;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select * from t where id = 1;

+----+------+

| id | k    |

+----+------+

|  1 |    1 |

+----+------+

1 row in set (0.00 sec)

事务B：

mysql> start transaction with consistent snapshot;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> update t set k=k+1 where id = 1;

Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> select * from t where id = 1;

+----+------+

| id | k    |

+----+------+

|  1 |    3 |

+----+------+

1 row in set (0.00 sec)

实验结果分析

假设实验开始前记录的最新已提交版本事务id为90，事务A的id为99,事务B的id为100，事务C的id为101。

先分析B

在B查询的时候，id=1记录的最新版本为事务C更新的并且已经提交，事务B做的update操作，会被拆分成两步：

select * from t for update;
update t set k=k+1;

第一步会在当前行上加X锁，并且读最新已提交的版本，虽然C记录的事务id大于B，但是B会去读取它，所以在第一步，B拿到了已经被事务C更新为2的数据。

第二步，事务B会在2的基础上加一，把当前记录更新为3，并且未提交，且事务版本号为事务B的100。

再分析A

在A查询的时候，id=1记录的最新版本为事务B更新的，并且未提交，所以事务A继续往前找，直到找到事务id为90的已提交记录读取出来，所以事务A读取到的为事务id=90更新的1。

场景实战

并发减库存的场景，目前库存num=200，初始代码逻辑如下：

select num from t where t > 0;

update t set num = num -200;

有两个并发的事务，事务A和事务B，在事务A执行到select语句后，事务B也执行到select，两个事务都拿到了num=200，按照上面的语句继续做更新操作，事务B结束后就会发现库存num变成了负值，如何修改呢？

可以改成只写一个update语句

update t set num = num - 200 where num >= 200

然后根据返回的影响行数做判断，如果影响行数为0，说明库存已经为0，需要做相关的后续业务处理。