【51CTO.com原创稿件】说到数据库事务，想到的就是要么都做修改，要么都不做，或者是 ACID 的概念。其实事务的本质就是锁、并发和重做日志的结合体。
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这一篇主要讲一下 InnoDB 中的事务到底是如何实现 ACID 的：
mysql> show create table m_test_db.M;
+-------+----------------------------------------------------------+
| Table | Create Table |
+-------+----------------------------------------------------------+
| M | CREATE TABLE `M` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`user_id` varchar(45) DEFAULT NULL,
`name` varchar(45) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `IDX_USER_ID` (`user_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=15 DEFAULT CHARSET=utf8 |
+-------+----------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec) 首先 Session A 去拿到 user_id 为 26 的 X 锁，用 force index，强制走这个非唯一辅助索引，因为这张表里的数据很少。
mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from m_test_db.M force index(IDX_USER_ID) where user_id = '26' for update;
+----+---------+-------+
| id | user_id | name |
+----+---------+-------+
| 5 | 26 | jerry |
| 6 | 26 | ketty |
+----+---------+-------+
`2 rows in set (0.00 sec) `
然后 Session B 插入数据：mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> insert into m_test_db.M values (8,25,'GrimMjx');
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
明明插入的数据和锁住的数据没有毛线关系，为什么还会阻塞等锁最后超时呢?这就是 Next-Key Lock 实现的。
画张图你就明白了：
Gap 锁锁住的位置，不是记录本身，而是两条记录之间的间隔 Gap，其实就是防止幻读(同一事务下，连续执行两句同样的 SQL 得到不同的结果)。
为了保证图上 3 个小箭头中间不会插入满足条件的新记录，所以用到了 Gap 锁防止幻读。
简单的 Insert 会在 Insert 的行对应的索引记录上加一个 Record Lock 锁，并没有 Gap 锁，所以并不会阻塞其他 Session 在 Gap 间隙里插入记录。
不过在 Insert 操作之前，还会加一种锁，官方文档称它为 Intention Gap Lock，也就是意向的 Gap 锁。
这个意向 Gap 锁的作用就是预示着当多事务并发插入相同的 Gap 空隙时，只要插入的记录不是 Gap 间隙中的相同位置，则无需等待其他 Session 就可完成，这样就使得 Insert 操作无须加真正的 Gap Lock。
Session A 插入数据：
mysql> begin;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> insert into m_test_db.M values (10,25,'GrimMjx');Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Session B 插入数据，完全没有问题，没有阻塞：
mysql> begin;Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)mysql> insert into m_test_db.M values (11,27,'Mjx');Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
**死锁**
了解了 InnoDB 是如何加锁的，现在可以去尝试分析死锁。死锁的本质就是两个事务相互等待对方释放持有的锁导致的，关键在于不同 Session 加锁的顺序不一致。
不懂死锁概念模型的可以先看一幅图：
左鸟线程获取了左肉的锁，想要获取右肉的锁，右鸟的线程获取了右肉的锁。
右鸟想要获取左肉的锁。左鸟没有释放左肉的锁，右鸟也没有释放右肉的锁，那么这就是死锁。
接下来还用刚才的那张 M 表来分析一下数据库死锁，比较好理解：
**四种隔离级别**
那么按照最严格到最松的顺序来讲一下四种隔离级别：
**①Serializable(可序列化)**
最高事务隔离级别。主要用在 InnoDB 存储引擎的分布式事务。强制事务排序，串行化执行事务。
不需要冲突控制，但是慢速设备。根据 Jim Gray 在《Transaction Processing》一书中指出，Read Committed 和 Serializable 的开销几乎是一样的，甚至 Serializable 更优。
Session A 设置隔离级别为 Serializable，并开始事务执行一句 SQL：
mysql> select @@tx_isolation;
+----------------+
| @@tx_isolation |
+----------------+
| SERIALIZABLE |
+----------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from m_test_db.M;
+----+---------+-------+
| id | user_id | name |
+----+---------+-------+
| 1 | 20 | mjx |
| 2 | 21 | ben |
| 3 | 23 | may |
| 4 | 24 | tom |
| 5 | 26 | jerry |
| 6 | 26 | ketty |
| 7 | 28 | kris |
+----+---------+-------+
7 rows in set (0.00 sec)
Session Binsert 一条数据，超时：
mysql> start transaction;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> insert into m_test_db.M values (9,30,'test');
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
**②Repeatable Read(可重复读)**
一个事务按相同的查询条件读取以前检索过的数据，其他事务插入了满足其查询条件的新数据，产生幻读。
InnoDB 存储引擎在 RR 隔离级别下，已经使用 Next-Key Lock 算法避免了幻读，了解概念即可。
InnoDB 使用 MVCC 来读取数据，RR 隔离级别下，总是读取事务开始时的行数据版本。
Session A 查看 id=1 的数据：
mysql> set tx_isolation='repeatable-read';
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from m_test_db.M where id =1;
+----+---------+---------+
| id | user_id | name |
+----+---------+---------+
| 1 | 20 | GrimMjx |
+----+---------+---------+
1 row in set (0.01 sec)
Session B 修改 id=1 的数据：
mysql> set tx_isolation='repeatable-read';
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> update m_test_db.M set name = 'Mjx';
Query OK, 7 rows affected (0.00 sec)
Rows matched: 7 Changed: 7 Warnings: 0
然后现在 Session A 再查看一下 id=1 的数据，数据还是事务开始时候的数据。
mysql> select * from m_test_db.M where id =1;
+----+---------+---------+
| id | user_id | name |
+----+---------+---------+
| 1 | 20 | GrimMjx |
+----+---------+---------+
1 row in set (0.00 sec)
**③Read Committed(读已提交)**
事务从开始直到提交之前，所做的任何修改对其他事务都是不可见的。
InnoDB 使用 MVCC 来读取数据，RC 隔离级别下，总是读取被锁定行最新的快照数据。
Session A 查看 id=1 的数据：
mysql> set tx_isolation='read-committed';
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from m_test_db.M where id =1;
+----+---------+------+
| id | user_id | name |
+----+---------+------+
| 1 | 20 | Mjx |
+----+---------+------+
1 row in set (0.00 sec)
Session B 修改 id=1 的 Name 并且 Commit：
mysql> set tx_isolation='repeatable-read';
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> update m_test_db.M set name = 'testM' where id =1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
// 注意，这里commit了！
mysql> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
Session A 再查询 id=1 的记录，发现数据已经是最新的数据：
mysql> select * from m_test_db.M where id =1;
+----+---------+-------+
| id | user_id | name |
+----+---------+-------+
| 1 | 20 | testM |
+----+---------+-------+
1 row in set (0.00 sec)
**④Read Uncommitted(读未提交)**
事务中的修改，即使没有提交，对其他事务也都是可见的。
Session A 查看一下 id=3 的数据，没有 Commit：
mysql> set tx_isolation='read-uncommitted';
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
mysql> select @@tx_isolation;
+------------------+
| @@tx_isolation |
+------------------+
| READ-UNCOMMITTED |
+------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from m_test_db.M where id =3;
+----+---------+------+
| id | user_id | name |
+----+---------+------+
| 3 | 23 | may |
+----+---------+------+
1 row in set (0.00 sec)
Session B 修改 id=3 的数据，但是没有 Commit：
mysql> set tx_isolation='read-uncommitted';
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)
mysql> begin;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> update m_test_db.M set name = 'GRIMMJX' where id = 3;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
Session A 再次查看则看到了新的结果：
mysql> select * from m_test_db.M where id =3;
+----+---------+---------+
| id | user_id | name |
+----+---------+---------+
| 3 | 23 | GRIMMJX |
+----+---------+---------+
1 row in set (0.00 sec)
这里花了很多笔墨来介绍隔离性，这是比较重要，需要静下心来学习的特性。所以也是放在第一个的原因。
**原子性、一致性、持久性**
事务隔离性由锁实现，原子性、一致性和持久性由数据库的 redo log 和 undo log 实现。
redo log 称为重做日志，用来保证事务的原子性和持久性，恢复提交事务修改的页操作。
undo log 来保证事务的一致性，undo 回滚行记录到某个特性版本及 MVCC 功能。两者内容不同。redo 记录物理日志，undo 是逻辑日志。
**redo**
重做日志由重做日志缓冲(redo log buffer)和重做日志文件(redo log file)组成，前者是易失的，后者是持久的。
InnoDB 通过 Force Log at Commit 机制来实现持久性，当 Commit 时，必须先将事务的所有日志写到重做日志文件进行持久化，待 Commit 操作完成才算完成。
当事务提交时，日志不写入重做日志文件，而是等待一个事件周期后再执行 Fsync 操作，由于并非强制在事务提交时进行一次 Fsync 操作，显然这可以提高数据库性能。
请记住 3 点：
重做日志是在 InnoDB 层产生的。
重做日志是物理格式日志，记录的是对每个页的修改。
重做日志在事务进行中不断被写入。
**undo**
事务回滚和 MVCC，这就需要 undo。undo 是逻辑日志，只是将数据库逻辑恢复到原来的样子，但是数据结构和页本身在回滚之后可能不同。
例如：用户执行 insert 10w 条数据的事务，表空间因而增大。用户执行 ROLLBACK 之后，会对插入的数据回滚，但是表空间大小不会因此收缩。
实际的做法就是做与之前想法的操作，Insert 对应 Delete，Update 对应反向 Update 来实现原子性。
InnoDB 中 MVCC 的实现就是靠 undo，举个经典的例子：Bob 给 Smith 转 100 元，那么就存在以下 3 个版本，RR 隔离级别下，对于快照数据，总是读事务开始的行数据版本见黄标。
RC 隔离级别下，对于快照数据，总是读最新的一份快照数据见红标：
undo log 会产生 redo log，因为 undo log 需要持久性保护 。
最后，你会发现姜承尧的 MySQL InnoDB 书上的很多内容都是官方手册的翻译，无论是看源码还是学习新框架，最好看原汁原味的。
只要你坚持，一步一步来，总归会成功的。切忌，学技术急不来，快就是稳，稳就是快。
