MySQL 事务原理：ACID、隔离级别、Undo Log、Read View 与 MVCC

事务是数据库最重要的机制之一。它保证一组 SQL 要么都成功，要么都失败，同时还要在多事务并发执行时尽量兼顾正确性和性能。

MySQL 事务真正难的地方，不是记住 ACID，而是理解隔离性为什么会被分级、MVCC 为什么能做到读写不冲突。

什么是事务

事务是逻辑上的一组操作。组成这组操作的 SQL，要么全部成功，要么全部失败。

例如转账：

update account set balance = balance - 100 where id = 1;
update account set balance = balance + 100 where id = 2;

这两条 SQL 必须作为一个整体执行。不能扣款成功、加款失败。

ACID

事务有四大特性：

特性	含义
Atomicity 原子性	事务内操作要么全部成功，要么全部失败
Consistency 一致性	事务前后数据满足业务约束
Isolation 隔离性	多个事务并发时互不干扰到约定程度
Durability 持久性	事务提交后数据永久保存

原子性通常依赖 undo log，持久性依赖 redo log，隔离性依赖锁和 MVCC。

事务并发问题

多个事务同时访问相同数据时，可能出现几类问题：

问题	说明
脏读	读到其他事务未提交的数据
不可重复读	同一事务内两次读取同一行，结果不同
幻读	同一事务内两次范围查询，记录数量不同
丢失更新	多个事务同时更新，后提交覆盖先提交

隔离级别就是在性能和隔离性之间做取舍。

隔离级别

SQL 标准定义了四种隔离级别：

隔离级别	能解决的问题
Read Uncommitted	基本不解决，可能脏读
Read Committed	解决脏读
Repeatable Read	解决脏读、不可重复读，InnoDB 默认级别
Serializable	串行执行，隔离最强，性能最低

隔离性越强，并发能力通常越弱。数据库不能简单让所有事务排队执行，否则性能会很差。

LBCC：基于锁的并发控制

LBCC 是 Lock Based Concurrency Control，基于锁的并发控制。

思路很直接：读写冲突时加锁，让事务排队。

优点是规则容易理解，缺点是读写互相阻塞，并发性能受影响。

MVCC：多版本并发控制

MVCC 是 Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制。

它的核心思想是：同一行数据可以存在多个版本，不同事务根据自己的视图读取不同版本。

这样普通 SELECT 可以不加锁，读写不冲突，大幅提升并发能力。

MVCC 依赖两个关键机制：

• Undo Log。
• Read View。

Undo Log

Undo Log 保存数据修改前的旧版本。

例如把 name 从 刘备 改成 曹操，undo log 会记录修改前的值。这样事务回滚时可以恢复旧值，快照读时也可以沿着版本链找到对当前事务可见的版本。

Undo Log 的作用：

• 支持事务回滚。
• 支持 MVCC 版本链。

一个事务提交后，undo log 不一定立刻删除，因为可能还有其他事务的 Read View 需要读取旧版本。

Read View

Read View 可以理解为事务生成的一张可见性快照。

它会记录生成快照时系统中活跃的事务 ID，并根据规则判断某个数据版本对当前事务是否可见。

判断时通常关注：

• 当前活跃事务 ID 列表。
• 最小活跃事务 ID。
• 下一个即将分配的事务 ID。
• 当前事务自身 ID。

MVCC 的核心问题就是：版本链中哪个版本对当前事务可见。

RC 和 RR 下 Read View 的差异

Read Committed 和 Repeatable Read 都可以使用 MVCC，但生成 Read View 的时机不同。

隔离级别	Read View 生成时机
RC	每次普通 SELECT 都生成新的 Read View
RR	第一次普通 SELECT 生成 Read View，事务内复用

所以 RC 下同一事务两次查询可能看到其他事务新提交的数据；RR 下同一事务多次查询结果更稳定。

当前读和快照读

InnoDB 读操作可以分为当前读和快照读。

快照读读取的是符合 Read View 的历史版本，普通 SELECT 通常是快照读。

当前读读取最新版本，并且可能加锁，例如：

select * from user where id = 1 for update;
update user set name = '曹操' where id = 1;
delete from user where id = 1;

当前读要读取最新数据，因为它可能要修改记录，不能只看旧版本。

Insert、Update 和 Delete 的事务视角

CUD 操作通常属于当前读逻辑。

以 Update 为例，执行时需要找到当前最新记录并加锁，修改数据后生成新的版本，同时写 undo log 和 redo log。

这也是为什么写操作之间会发生锁等待，而普通快照读可以不阻塞写。

小结

MySQL 事务可以这样串起来：

1. ACID 描述事务目标。
2. 隔离级别是在正确性和性能之间做权衡。
3. 锁能解决并发冲突，但会降低并发能力。
4. MVCC 用多版本让普通读不加锁。
5. Undo Log 保存历史版本。
6. Read View 判断哪个版本可见。
7. 当前读看最新数据，快照读看事务视图中的数据。

理解 MVCC 后，再看 InnoDB 锁机制和 RR 下的幻读处理，就会清楚很多。