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作者 | LemonCoder
責(zé)編 | 胡巍巍
本文系作者投稿
學(xué)習(xí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL是很好的切入點(diǎn)，大部分人學(xué)習(xí)和工作中用慣了CRUD，對(duì)面試官刨根問底的靈魂拷問你還能對(duì)答如流嗎？我們有必要了解一些更深層次的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)原理。
整理了面試中，關(guān)于MySQL事務(wù)和存儲(chǔ)引擎10個(gè)FAQ（Frequently asked questions），你想知道的都在這里。
什么是事務(wù)？
事務(wù)就是「一組原子性的SQL查詢」，或者說一個(gè)獨(dú)立的工作單元。如果數(shù)據(jù)庫引擎能夠成功地對(duì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用該組查詢的全部語句，那么就執(zhí)行該組查詢。如果其中有任何一條語句因?yàn)楸罎⒒蚱渌驘o法執(zhí)行，那么所有的語句都不會(huì)執(zhí)行。也就是說，事務(wù)內(nèi)的語句，要么全部執(zhí)行成功，要么全部執(zhí)行失敗。
事務(wù)控制語法知道嗎？
BEGIN或 STARTTRANSACTION顯式地開啟一個(gè)事務(wù)；
COMMIT/ COMMITWORK二者是等價(jià)的。提交事務(wù)，并使已對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的所有修改成為永久性的；
ROLLBACK/ ROLLBACKWORK。回滾會(huì)結(jié)束用戶的事務(wù)，并撤銷正在進(jìn)行的所有未提交的修改；
SAVEPOINTidentifier 在事務(wù)中創(chuàng)建一個(gè)保存點(diǎn)，一個(gè)事務(wù)中可以有多個(gè) SAVEPOINT；
RELEASESAVEPOINTidentifier 刪除一個(gè)事務(wù)的保存點(diǎn)；
ROLLBACKTOidentifier 把事務(wù)回滾到標(biāo)記點(diǎn)；
SETTRANSACTION用來設(shè)置事務(wù)的隔離級(jí)別。 InnoDB存儲(chǔ)引擎提供事務(wù)的隔離級(jí)別有 READUNCOMMITTED、 READCOMMITTED、REPEATABLE READ和 SERIALIZABLE
用通俗的語言說說你理解的事務(wù)
用銀行業(yè)務(wù)舉個(gè)栗子，用戶lemon有兩銀行卡，一張是招商銀行CMBC的工資卡，另一張是工商銀行ICBC的儲(chǔ)蓄卡，每月10號(hào)發(fā)工資都要把招行卡的100萬轉(zhuǎn)到建設(shè)銀行儲(chǔ)蓄卡賬戶。記住這里的銀行縮寫后面就是對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表名稱，你要記不住，我給你理一理。
招商銀行（CMBC）：“存么？白癡！”
中國工商銀行（ICBC）： “愛存不存！”
中國建設(shè)銀行（CCB）： “存？存不？”
中國銀行（BC）： “不存！”
中國農(nóng)業(yè)銀行（ABC）： “啊，不存！”
民生銀行（CMSB）：“存么？SB！"
興業(yè)銀行（CIB）：“存一百。”
國家開發(fā)銀行（CDB）：“存點(diǎn)吧！”
匯豐銀行（HSBC）：“還是不存！”
這個(gè)轉(zhuǎn)賬的操作可以簡化抽成一個(gè)事務(wù)，包含如下步驟：
- 查詢CMBC賬戶的余額是否大于100萬
- 從CMBC賬戶余額中減去100萬
- 在ICBC賬戶余額中增加100萬
以下語句對(duì)應(yīng)創(chuàng)建了一個(gè)轉(zhuǎn)賬事務(wù)：
STARTTRANSACTION;
SELECTbalance FROMCMBC WHEREusername= 'lemon';
UPDATECMBC SETbalance = balance - 1000000.00WHEREusername = 'lemon';
UPDATEICBC SETbalance = balance + 1000000.00WHEREusername = 'lemon';
COMMIT;
事務(wù)的ACID特性是什么？
ACID其實(shí)是事務(wù)特性的英文首字母縮寫，具體的含義是這樣的：
- 原子性（atomicity) 一個(gè)事務(wù)必須被視為一個(gè)不可分割的最小工作單元，整個(gè)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，對(duì)于一個(gè)事務(wù)來說，不可能只執(zhí)行其中的一部分操作。
- 致性（consistency) 數(shù)據(jù)庫總是從一個(gè)一致性的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)一致性的狀態(tài)。在前面的例子中，一致性確保了，即使在執(zhí)行第三、四條語句之間時(shí)系統(tǒng)崩潰，CMBC賬戶中也不會(huì)損失100萬，不然lemon要哭死，因?yàn)槭聞?wù)最終沒有提交，所以事務(wù)中所做的修改也不會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫中。
- 隔離性（isolation) 通常來說，一個(gè)事務(wù)所做的修改在最終提交以前，對(duì)其他事務(wù)是不可見的。在前面的例子中，當(dāng)執(zhí)行完第三條語句、第四條語句還未開始時(shí)，此時(shí)如果有其他人準(zhǔn)備給lemon的CMBC賬戶存錢，那他看到的CMBC賬戶里還是有100萬的。
- 持久性（durability) 一旦事務(wù)提交，則其所做的修改就會(huì)永久保存到數(shù)據(jù)庫中。此時(shí)即使系統(tǒng)崩潰，修改的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。持久性是個(gè)有點(diǎn)模糊的概念，因?yàn)閷?shí)際上持久性也分很多不同的級(jí)別。有些持久性策略能夠提供非常強(qiáng)的安全保障，而有些則未必。而且「不可能有能做到100%的持久性保證的策略」否則還需要備份做什么。
什么是臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀
臟讀
在事務(wù)A修改數(shù)據(jù)之后提交數(shù)據(jù)之前，這時(shí)另一個(gè)事務(wù)B來讀取數(shù)據(jù)，如果不加控制，事務(wù)B讀取到A修改過數(shù)據(jù)，之后A又對(duì)數(shù)據(jù)做了修改再提交，則B讀到的數(shù)據(jù)是臟數(shù)據(jù)，此過程稱為臟讀Dirty Read。
臟讀
不可重復(fù)讀
一個(gè)事務(wù)內(nèi)在讀取某些數(shù)據(jù)后的某個(gè)時(shí)間，再次讀取以前讀過的數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)其讀出的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生了變更、或者某些記錄已經(jīng)被刪除了。
不可重復(fù)讀
幻讀
事務(wù)A在按查詢條件讀取某個(gè)范圍的記錄時(shí)，事務(wù)B又在該范圍內(nèi)插入了新的滿足條件的記錄，當(dāng)事務(wù)A再次按條件查詢記錄時(shí)，會(huì)產(chǎn)生新的滿足條件的記錄（幻行 Phantom Row）
幻讀
不可重復(fù)讀與幻讀有什么區(qū)別？
- 不可重復(fù)讀的重點(diǎn)是修改：在同一事務(wù)中，同樣的條件，第一次讀的數(shù)據(jù)和第二次讀的「數(shù)據(jù)不一樣」。（因?yàn)橹虚g有其他事務(wù)提交了修改）
- 幻讀的重點(diǎn)在于新增或者刪除：在同一事務(wù)中，同樣的條件，第一次和第二次讀出來的「記錄數(shù)不一樣」。（因?yàn)橹虚g有其他事務(wù)提交了插入/刪除）
SQL實(shí)現(xiàn)了四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的隔離級(jí)別，每一種級(jí)別都規(guī)定了一個(gè)事務(wù)中所做的修改，哪些在事務(wù)內(nèi)和事務(wù)間是可見的，哪些是不可見的。低級(jí)別的隔離級(jí)一般支持更高的并發(fā)處理，并擁有更低的系統(tǒng)開銷。
隔離級(jí)別
各個(gè)隔離級(jí)別可以不同程度的解決臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀。隔離級(jí)別各有所長，沒有完美的解決方案，脫離業(yè)務(wù)場景談具體實(shí)施都是耍流氓。
隔離級(jí)別對(duì)比
MySQL中哪些存儲(chǔ)引擎支持事務(wù)？
MySQL中InnoDB和NDB Cluster存儲(chǔ)引擎提供了事務(wù)處理能力，以及其他支持事務(wù)的第三引擎。
什么是自動(dòng)提交？
MySQL默認(rèn)采用自動(dòng)提交AUTOCOMMIT模式。也就是說，如果不是顯式地開始一個(gè)事務(wù)，則每個(gè)查詢都被當(dāng)作一個(gè)事務(wù)執(zhí)行提交操作。
對(duì)于MyISAM或者內(nèi)存表這些事務(wù)型的表，修改AUTOCOMMIT不會(huì)有任何影響。對(duì)這類表來說，沒有COMMIT或者ROLLBACK的概念，也可以說是相當(dāng)于一直處于AUTOCOMMIT啟用的模式。
在事務(wù)中可以混合使用存儲(chǔ)引擎嗎？
盡量不要在同一個(gè)事務(wù)中使用多種存儲(chǔ)引擎，MySQL服務(wù)器層不管理事務(wù)，事務(wù)是由下層的存儲(chǔ)引擎實(shí)現(xiàn)的。
如果在事務(wù)中混合使用了事務(wù)型和非事務(wù)型的表（例如InnoDB和MyISAM表）,在正常提交的情況下不會(huì)有什么問題。
但如果該事務(wù)需要回滾，非事務(wù)型的表上的變更就無法撤銷，這會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫處于不一致的狀態(tài)，這種情況很難修復(fù)，事務(wù)的最終結(jié)果將無法確定。所以，為每張表選擇合適的存儲(chǔ)引擎非常重要。
MySQL存儲(chǔ)引擎類型有哪些？
最常用的存儲(chǔ)引擎是InnoDB引擎和MyISAM存儲(chǔ)引擎，InnoDB是MySQL的默認(rèn)事務(wù)引擎。
查看數(shù)據(jù)庫表當(dāng)前支持的引擎 ：
showtablestatusfrom'your_db_name'wherename= 'your_table_name';
查詢結(jié)果表中的`Engine`字段指示存儲(chǔ)引擎類型。
InnoDB存儲(chǔ)引擎的特點(diǎn)和應(yīng)用場景？
InnoDB是MySQL的默認(rèn)「事務(wù)引擎」，被設(shè)置用來處理大量短期（short-lived）事務(wù)，短期事務(wù)大部分情況是正常提交的，很少會(huì)回滾。
更多InnoDB事務(wù)模型相關(guān)，參考MySQL官方手冊(cè)，這里貼一下鏈接：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-transaction-model.html
歷史
現(xiàn)代MySQL版本中的InnoDB在歷史上叫InnoDB plugin，這個(gè)MySQL插件在2008年被開發(fā)出來，直到2010在Oracle收購了Sun公司后，發(fā)布的MySQL5.5才正式使用InnoDB plugin替代了舊版本的InnoDB，至此 「備胎」成功轉(zhuǎn)正成為MySQL的御用引擎而不再是插件，你看一個(gè)插件都這么努力。
特點(diǎn)
采用多版本并發(fā)控制（MVCC，MultiVersion Concurrency Control）來支持高并發(fā)。并且實(shí)現(xiàn)了四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的隔離級(jí)別，通過間隙鎖next-key locking策略防止幻讀的出現(xiàn)。
引擎的表基于聚簇索引建立，聚簇索引對(duì)主鍵查詢有很高的性能。不過它的二級(jí)索引secondary index非主鍵索引中必須包含主鍵列，所以如果主鍵列很大的話，其他的所有索引都會(huì)很大。因此，若表上的索引較多的話，主鍵應(yīng)當(dāng)盡可能的小。另外InnoDB的存儲(chǔ)格式是平臺(tái)獨(dú)立。
InnoDB做了很多優(yōu)化，比如：磁盤讀取數(shù)據(jù)方式采用的可預(yù)測(cè)性預(yù)讀、自動(dòng)在內(nèi)存中創(chuàng)建hash索引以加速讀操作的自適應(yīng)哈希索引（adaptive hash index)，以及能夠加速插入操作的插入緩沖區(qū)（insert buffer)等。
InnoDB通過一些機(jī)制和工具支持真正的熱備份，MySQL的其他存儲(chǔ)引擎不支持熱備份，要獲取一致性視圖需要停止對(duì)所有表的寫入，而在讀寫混合場景中，停止寫入可能也意味著停止讀取。
MyISAM存儲(chǔ)引擎的特點(diǎn)和應(yīng)用場景？
MyISAM是MySQL 5.1及之前的版本的默認(rèn)的存儲(chǔ)引擎。MyISAM提供了大量的特性，包括全文索引、壓縮、空間函數(shù)（GIS)等，但MyISAM不「支持事務(wù)和行級(jí)鎖」，對(duì)于只讀數(shù)據(jù)，或者表比較小、可以容忍修復(fù)操作，依然可以使用它。
特性
MyISAM「不支持行級(jí)鎖而是對(duì)整張表加鎖」。讀取時(shí)會(huì)對(duì)需要讀到的所有表加共享鎖，寫入時(shí)則對(duì)表加排它鎖。但在表有讀取操作的同時(shí)，也可以往表中插入新的記錄，這被稱為并發(fā)插入。
MyISAM表可以手工或者自動(dòng)執(zhí)行檢查和修復(fù)操作。但是和事務(wù)恢復(fù)以及崩潰恢復(fù)不同，可能導(dǎo)致一些「數(shù)據(jù)丟失」，而且修復(fù)操作是非常慢的。
對(duì)于MyISAM表，即使是BLOB和TEXT等長字段，也可以基于其前500個(gè)字符創(chuàng)建索引，MyISAM也支持「全文索引」，這是一種基于分詞創(chuàng)建的索引，可以支持復(fù)雜的查詢。
如果指定了DELAY_KEY_WRITE選項(xiàng)，在每次修改執(zhí)行完成時(shí)，不會(huì)立即將修改的索引數(shù)據(jù)寫入磁盤，而是會(huì)寫到內(nèi)存中的鍵緩沖區(qū)，只有在清理鍵緩沖區(qū)或者關(guān)閉表的時(shí)候才會(huì)將對(duì)應(yīng)的索引塊寫入磁盤。這種方式可以極大的提升寫入性能，但是在數(shù)據(jù)庫或者主機(jī)崩潰時(shí)會(huì)造成「索引損壞」，需要執(zhí)行修復(fù)操作。
InnoDB與MyISAM對(duì)比
說了這么多估計(jì)看一眼也沒記住，給你一張表，簡單羅列兩種引擎的主要區(qū)別，如下圖。
引擎對(duì)比
其他存儲(chǔ)引擎
MySQL還支持其他一些存儲(chǔ)引擎，比如memory引擎、NDB集群引擎、CSV引擎，由于這些引擎沒有上述InnoDB 和MyISAM 常用，這里不作介紹，感興趣可以去翻MySQL文檔了解。這里同樣給出官方鏈接：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/storage-engines.html
引擎列表
再說兩句
這一篇是MySQL基礎(chǔ)篇，我力求用通俗易懂和圖表結(jié)合的形式給大家梳理這塊知識(shí)，越是基礎(chǔ)和底層的知識(shí)越容易被考察掌握程度，以上知識(shí)點(diǎn)都可能成為面試中的一個(gè)考察點(diǎn)，相信看完對(duì)MySQL事務(wù)和存儲(chǔ)引擎應(yīng)該有一個(gè)比較完整的理解。
最后，感謝各位的閱讀，文章的目的是分享對(duì)知識(shí)的理解，若文中出現(xiàn)明顯紕漏也歡迎指出，我們一起在探討中學(xué)習(xí)。
