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這篇“mysql 數(shù)據(jù)庫底層原理是什么”文章的知識點(diǎn)大部分人都不太理解，所以丸趣 TV 小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，內(nèi)容詳細(xì)，步驟清晰，具有一定的借鑒價值，希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲，下面我們一起來看看這篇“mysql 數(shù)據(jù)庫底層原理是什么”文章吧。

1. 數(shù)據(jù)庫事務(wù)的基本特性。原子性：

事務(wù)中的所有操作要么全部提交成功，要么全部失敗回滾。

場景：UPDATE cs_user SET age = 18 , gender = 女 WHERE id = 4。要么全部更新要么更新失敗，不會出現(xiàn) age 更新成功，gender 更新失敗。

一致性：

據(jù)庫總是從給一個一致性的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個一致性的狀態(tài)。

場景：比如規(guī)定某個表的字段 age 大于等于 12 小于 18 時，字段 type 為青少年，而數(shù)據(jù)庫中存在 age=16 的時候，type= 兒童。

隔離性：

一個事務(wù)所做的修改在提交之前對其它事務(wù)是不可見的。兩個以上的事務(wù)不會出現(xiàn)交錯執(zhí)行的狀態(tài). 因?yàn)檫@樣可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

持久性：

一旦事務(wù)提交，其所做的修改便會永久保存在數(shù)據(jù)庫中。

事務(wù)在并發(fā)環(huán)境下出現(xiàn)的問題。

臟讀（Dirty Read）：一個事務(wù)讀取了另一個事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)。如果另一個事務(wù)回滾，則讀取的數(shù)據(jù)將是無效的。

不可重復(fù)讀（Non-repeatable Read）：同一事務(wù)內(nèi)，兩次讀取同一數(shù)據(jù)得到的結(jié)果不同。這是因?yàn)樵趦纱巫x取之間，另一個事務(wù)修改了該數(shù)據(jù)。

幻讀（Phantom Read）：同一事務(wù)內(nèi)，兩次查詢得到的結(jié)果集不同。這是因?yàn)樵趦纱尾樵冎g，另一個事務(wù)插入或刪除了一些數(shù)據(jù)。

丟失修改（Lost Update）：兩個或多個事務(wù)同時修改同一數(shù)據(jù)，其中一個事務(wù)的修改被另一個事務(wù)覆蓋，導(dǎo)致修改丟失。

不可重復(fù)讀的和幻讀很容易混淆，不可重復(fù)讀側(cè)重于修改，幻讀側(cè)重于新增或刪除。解決不可重復(fù)讀的問題只需鎖住滿足條件的行，解決幻讀需要鎖表。

對于這些問題的解決方法一般是有：事務(wù)隔離級別，樂觀鎖和悲觀鎖，MVCC（多版本并發(fā)控制）。

事務(wù)隔離級別

數(shù)據(jù)庫提供了多種事務(wù)隔離級別，不同的隔離級別提供了不同的并發(fā)控制機(jī)制，以解決并發(fā)問題。

以下是數(shù)據(jù)庫的每一個事務(wù)隔離級別的詳細(xì)介紹：

READ UNCOMMITTED（讀未提交）：該隔離級別允許事務(wù)讀取其他事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)，可能會出現(xiàn)臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀的問題。

READ COMMITTED（讀已提交）：該隔離級別只允許事務(wù)讀取其他事務(wù)已提交的數(shù)據(jù)，可以避免臟讀問題，但不可避免不可重復(fù)讀和幻讀的問題。

REPEATABLE READ（可重復(fù)讀）：該隔離級別保證在同一事務(wù)中多次讀取同一數(shù)據(jù)得到的結(jié)果是一致的，可以避免臟讀和不可重復(fù)讀的問題，但無法避免幻讀。

SERIALIZABLE（串行化）：該隔離級別保證事務(wù)串行執(zhí)行，避免了以上所有并發(fā)問題，但會影響并發(fā)性能。

READ UNCOMMITTED（讀未提交）

在 READ UNCOMMITTED 級別下，事務(wù)可以讀取未提交的數(shù)據(jù)，沒有對數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖或版本控制。當(dāng)一個事務(wù)讀取數(shù)據(jù)時，即使另一個事務(wù)正在修改該數(shù)據(jù)，也不會阻塞讀取操作。這種實(shí)現(xiàn)方式可以提高讀取性能，但會導(dǎo)致臟讀的問題。

優(yōu)點(diǎn)：

讀取性能高：由于不需要加鎖或版本控制，因此讀取性能較高。

無鎖操作：該隔離級別不需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖操作，因此可以避免鎖的競爭問題。

缺點(diǎn)：

臟讀問題：在 READ UNCOMMITTED 級別下，事務(wù)可以讀取其他事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)，因此可能會讀取到無效數(shù)據(jù)，導(dǎo)致臟讀的問題。

不可重復(fù)讀問題：由于其他事務(wù)可以修改數(shù)據(jù)，因此同一事務(wù)內(nèi)兩次讀取同一數(shù)據(jù)得到的結(jié)果可能不同。

幻讀問題：由于其他事務(wù)可以插入或刪除數(shù)據(jù)，因此同一事務(wù)內(nèi)兩次查詢得到的結(jié)果集可能不同?？赡軐?dǎo)致數(shù)據(jù)不一致：由于讀取的數(shù)據(jù)可能是未提交的數(shù)據(jù)，因此可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的問題。

對于這個隔離級別，幾乎無法解決任何對于數(shù)據(jù)庫并發(fā)環(huán)境下數(shù)據(jù)不一致的錯誤，但在一些對數(shù)據(jù)一致性要求不高，但讀取性能要求較高的系統(tǒng)中，可以考慮使用該隔離級別。

READ COMMITTED（讀已提交）

在 READ COMMITTED 級別下，事務(wù)只能讀取已提交的數(shù)據(jù)，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖或版本控制。當(dāng)一個事務(wù)讀取數(shù)據(jù)時，如果另一個事務(wù)正在修改該數(shù)據(jù)，則需要等待該事務(wù)提交后才能讀取。這種實(shí)現(xiàn)方式可以避免臟讀的問題，但可能會無法避免不可重復(fù)讀和幻讀的問題。

優(yōu)點(diǎn)：

避免臟讀問題：由于只允許讀取已提交的數(shù)據(jù)，因此可以避免臟讀的問題。

數(shù)據(jù)一致性較高：由于只讀取已提交的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)一致性較高。

缺點(diǎn)：

不可重復(fù)讀問題：由于其他事務(wù)可以修改數(shù)據(jù)，因此同一事務(wù)內(nèi)兩次讀取同一數(shù)據(jù)得到的結(jié)果可能不同。

幻讀問題：由于其他事務(wù)可以插入或刪除數(shù)據(jù)，因此同一事務(wù)內(nèi)兩次查詢得到的結(jié)果集可能不同。

鎖的競爭問題：由于需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖，因此可能會導(dǎo)致鎖的競爭問題。

這個隔離級別解決了一部分并發(fā)問題，但是還有一部分問題沒有解決，適合應(yīng)用于對數(shù)據(jù)一致性要求較高的系統(tǒng)。如果需要更高的隔離級別，可以考慮使用 REPEATABLE READ 或 SERIALIZABLE 級別。

REPEATABLE READ（可重復(fù)讀）

在 InnoDB 中是這樣的：RR 隔離級別保證對讀取到的記錄加鎖 (記錄鎖)，同時保證對讀取的范圍加鎖，新的滿足查詢條件的記錄不能夠插入 (間隙鎖)，因此不存在幻讀現(xiàn)象。但是標(biāo)準(zhǔn)的 RR 只能保證在同一事務(wù)中多次讀取同樣記錄的結(jié)果是一致的，而無法解決幻讀問題。InnoDB 的幻讀解決是依靠 MVCC 的實(shí)現(xiàn)機(jī)制做到的。Mysql 默認(rèn)的隔離級別是 RR。

優(yōu)點(diǎn)：

避免臟讀和不可重復(fù)讀問題：由于需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行版本控制，因此可以避免臟讀和不可重復(fù)讀的問題。

數(shù)據(jù)一致性較高：由于保證了同一事務(wù)內(nèi)多次讀取同一數(shù)據(jù)得到的結(jié)果一致，因此數(shù)據(jù)一致性較高。

缺點(diǎn)：

鎖的競爭問題：由于需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行版本控制，因此可能會導(dǎo)致鎖的競爭問題。

版本控制開銷：由于需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行版本控制，因此可能會增加數(shù)據(jù)庫的存儲和計算開銷。

幻讀解決

InnoDB 的幻讀解決是依靠 MVCC 的實(shí)現(xiàn)機(jī)制：（增加系統(tǒng)版本號，每次事務(wù)操作，會比較系統(tǒng)版本號）InnoDB 為每行記錄添加了一個版本號（系統(tǒng)版本號），每當(dāng)修改數(shù)據(jù)時，版本號加一。在讀取事務(wù)開始時，系統(tǒng)會給事務(wù)一個當(dāng)前版本號，事務(wù)會讀取版本號 = 當(dāng)前版本號的數(shù)據(jù)，這時就算另一個事務(wù)插入一個數(shù)據(jù)，并立馬提交，新插入這條數(shù)據(jù)的版本號會比讀取事務(wù)的版本號高，因此讀取事務(wù)讀的數(shù)據(jù)還是不會變。例如：此時 books 表中有 5 條數(shù)據(jù)，版本號為 1 事務(wù) A，系統(tǒng)版本號 2：select * from books；因?yàn)?1 = 2 所以此時會讀取 5 條數(shù)據(jù)。事務(wù) B，系統(tǒng)版本號 3：insert into books …，插入一條數(shù)據(jù)，新插入的數(shù)據(jù)版本號為 3，而其他的數(shù)據(jù)的版本號仍然是 2，插入完成之后 commit，事務(wù)結(jié)束。事務(wù) A，系統(tǒng)版本號 2：再次 select * from books；只能讀取 = 2 的數(shù)據(jù)，事務(wù) B 新插入的那條數(shù)據(jù)版本號為 3，因此讀不出來，解決了幻讀的問題，而且兩個事務(wù)同時修改同一數(shù)據(jù)，則會生成兩個不同的版本，從而避免數(shù)據(jù)丟失的問題，解決了丟失修改問題。

mysql 鎖

在 mysql 中使用的鎖一般是兩種類型，樂觀鎖和悲觀鎖。

樂觀鎖概念

是由我們自己實(shí)現(xiàn)的一個版本控制。在表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作時 (更新)，先給數(shù)據(jù)表加一個版本(version) 字段，每操作一次，將那條記錄的版本號加 1。也就是先查詢出那條記錄，獲取出 version 字段, 如果要對那條記錄進(jìn)行操作(更新), 則先判斷此刻 version 的值是否與剛剛查詢出來時的 version 的值相等，如果相等，則說明這段期間，沒有其他程序?qū)ζ溥M(jìn)行操作，則可以執(zhí)行更新，將 version 字段的值加 1；如果更新時發(fā)現(xiàn)此刻的 version 值與剛剛獲取出來的 version 的值不相等，則說明這段期間已經(jīng)有其他程序?qū)ζ溥M(jìn)行操作了，則不進(jìn)行更新操作

悲觀鎖概念

這個由數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)，對于悲觀鎖在操作數(shù)據(jù)時，認(rèn)為此操作會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，所以在進(jìn)行每次操作時都要通過獲取鎖才能進(jìn)行對相同數(shù)據(jù)的操作。在悲觀鎖中又有兩種類型，分別是共享鎖與排它鎖。

共享鎖（讀鎖）

對于共享鎖來說，他的作用是在一個事務(wù)對數(shù)據(jù) A 加上共享鎖后，其他的事務(wù)只能在對數(shù)據(jù) A 加共享鎖，無法加其他鎖，只有全部共享鎖釋放后才能加其他鎖（基本上就是排它鎖）。這句話的意思其實(shí)就是，有一個事務(wù)正在讀數(shù)據(jù) A, 那么其他事務(wù)也只能讀數(shù)據(jù) A, 而無法修改數(shù)據(jù) A, 只有在所有事務(wù)對數(shù)據(jù) A 的訪問都完成后，才能進(jìn)行修改。

排它鎖（寫鎖）

對于排它鎖來說，作用是在一個事務(wù)對數(shù)據(jù) A 加上排它鎖后，只有這個事務(wù)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和修改，其他的事務(wù)都無法對這個數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和修改，當(dāng)然也無法對這個數(shù)據(jù)加鎖。

使用方式：在需要執(zhí)行的語句后面加上 for update 就可以了

行鎖和表鎖

對于悲觀鎖來說

有行鎖和表鎖兩種區(qū)別，

行鎖是給某一行加上鎖，也就是一條記錄加上鎖。

行級鎖都是基于索引的，如果一條 SQL 語句用不到索引是不會使用行級鎖的，會使用表級鎖（這也是為什么 sql 語句盡量保證走索引原因之一）

表鎖：沒有使用索引的情況是鎖定全表的。

死鎖

死鎖（Deadlock）所謂死鎖：是指兩個或兩個以上的進(jìn)程在執(zhí)行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象，若無外力作用，它們都將無法推進(jìn)下去。此時稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖，這些永遠(yuǎn)在互相等待的進(jìn)程稱為死鎖進(jìn)程。由于資源占用是互斥的，當(dāng)某個進(jìn)程提出申請資源后，使得有關(guān)進(jìn)程在無外力協(xié)助下，永遠(yuǎn)分配不到必需的資源而無法繼續(xù)運(yùn)行，這就產(chǎn)生了一種特殊現(xiàn)象死鎖。

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