理解 MySQL 中的脏读、不可重复读、幻读及其事务隔离级别

在数据库系统中，事务（Transaction）是一个不可分割的操作序列。为了保证数据的一致性和完整性，数据库系统提供了事务的隔离机制。根据 SQL 标准，事务隔离级别分为四种：READ UNCOMMITTED（读未提交）、READ COMMITTED（读已提交）、REPEATABLE READ（可重复读）和 SERIALIZABLE（可串行化）。不同的隔离级别可以避免不同类型的数据不一致问题：脏读、不可重复读、幻读。

1. 脏读（Dirty Read）

脏读 是指一个事务能够读取到另一个事务未提交的数据。这可能导致一个事务读取到的数据是临时的、不正确的。

示例：

假设有一张 accounts 表，用于存储用户的账户信息。

CREATE TABLE accounts (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    balance DECIMAL(10, 2)
);

当前表中的数据如下：

• 事务 A 开始并更新 Alice 的账户余额：

  START TRANSACTION;
  UPDATE accounts SET balance = 1500.00 WHERE id = 1;
  

  （此时事务 A 尚未提交）

• 事务 B 开始，并读取 Alice 的账户余额：

  START TRANSACTION;
  SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;
  

  在 READ UNCOMMITTED 隔离级别下，事务 B 读取到的余额为 1500.00，即事务 A 尚未提交的修改。假设事务 A 随后回滚：

  ROLLBACK;
  

  此时事务 B 读取到的数据实际上是错误的，因为事务 A 已回滚，Alice 的余额仍然是 1000.00。

避免脏读：设置隔离级别为 READ COMMITTED 或更高，确保事务只能读取到已提交的数据。

2. 不可重复读（Non-Repeatable Read）

不可重复读 发生在同一个事务中，读取同一条记录两次时，由于另一个事务对该记录进行了更新，导致两次读取的结果不一致。

示例：

• 事务 A 开始并读取 Alice 的账户余额：

  START TRANSACTION;
  SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;
  

  第一次查询结果为 1000.00。

• 事务 B 更新了 Alice 的账户余额：

  START TRANSACTION;
  UPDATE accounts SET balance = 1500.00 WHERE id = 1;
  COMMIT;
  

• 事务 A 再次读取 Alice 的账户余额：

  SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;
  

  这次查询结果变为 1500.00，与第一次查询结果不一致，导致不可重复读。

避免不可重复读：设置隔离级别为 REPEATABLE READ 或 SERIALIZABLE，确保同一事务中对同一记录的读取结果一致。

3. 幻读（Phantom Read）

幻读 发生在一个事务中，读取同一范围的记录两次时，由于另一个事务插入或删除了数据，导致两次读取的结果不一致。幻读与不可重复读的区别在于，幻读是针对数据集范围的变化，而不可重复读是针对单条记录的变化。

示例：

假设有一张 orders 表，存储用户的订单信息。

CREATE TABLE orders (
    id INT PRIMARY KEY,
    user_id INT,
    amount DECIMAL(10, 2)
);

当前表中的数据如下：

• 事务 A 开始并读取用户 user_id = 1 的所有订单：

  START TRANSACTION;
  SELECT * FROM orders WHERE user_id = 1;
  

  第一次查询结果为：

  id	user_id	amount
  1	1	200.00
  2	1	150.00
  4	1	500.00

• 事务 B 插入一条新订单：

  START TRANSACTION;
  INSERT INTO orders (id, user_id, amount) VALUES (6, 1, 100.00);
  COMMIT;
  

• 事务 A 再次读取用户 user_id = 1 的订单：

  SELECT * FROM orders WHERE user_id = 1;
  

  这次查询结果为：

  id	user_id	amount
  1	1	200.00
  2	1	150.00
  4	1	500.00
  6	1	100.00

  事务 A 发现比第一次查询多了一条记录，这就是幻读。

避免幻读：设置隔离级别为 SERIALIZABLE，在这种隔离级别下，事务会对读取的数据集加锁，防止其他事务插入或删除记录。

4. 事务隔离级别

MySQL 提供了四种事务隔离级别来控制不同类型的数据不一致问题：

• READ UNCOMMITTED：最低的隔离级别，允许脏读、不可重复读和幻读的发生。
• READ COMMITTED：允许不可重复读和幻读的发生，避免脏读。大多数数据库默认的隔离级别。
• REPEATABLE READ：避免脏读和不可重复读，但可能会发生幻读。MySQL 的默认隔离级别。
• SERIALIZABLE：最高的隔离级别，避免脏读、不可重复读和幻读，但性能开销最大。

结语

选择合适的事务隔离级别对应用程序的性能和数据一致性至关重要。在设计数据库事务时，需要根据业务需求权衡不同类型的数据不一致问题，以及它们对系统性能的影响。

通过理解和合理运用这些隔离级别，可以有效避免脏读、不可重复读和幻读，从而保障数据的正确性和系统的稳定性。