了解和使用 MySQL 中的事务

简介

事务是数据库将相关语句组合在一起，作为系统的一个独立单元执行的方式。这些语句作为一个单元处理，所有组成部分要么成功完成，要么回滚到原始状态。这是在需要多个独立步骤才能实现一个目标时，保持数据一致性的一种方式。

本文将讨论什么是事务以及它们的用处。然后我们将看到 MySQL 如何以各种方式使用事务来精确控制语句如何应用于数据库。

什么是事务？

事务是一种将多个语句分组并隔离起来，作为单个操作进行处理的方式。在事务中，命令不是在发送到服务器时单独执行，而是捆绑在一起并在与其他请求分离的上下文中执行。

隔离是事务的重要组成部分。在事务内部，执行的语句只能影响事务本身的环境。从事务内部看，语句可以修改数据，结果立即可见。从外部看，在事务提交之前，不会进行任何更改，此时事务内的所有操作将同时变得可见。

这些特性通过提供原子性（事务中的操作要么全部提交，要么全部回滚）和隔离性（在事务外部，直到提交前没有任何变化，而在内部，每个语句都有即时后果）来帮助数据库实现 ACID 合规性。这些共同帮助数据库保持一致性（通过保证不会发生部分数据转换）。此外，事务中的更改在提交到非易失性存储之前不会被认为是成功的，这提供了持久性。

为了实现这些目标，事务采用了多种不同的策略，不同的数据库系统使用不同的方法。MySQL 使用一种称为多版本并发控制 (MVCC) 的系统，它允许数据库使用数据快照执行这些操作。总而言之，这些系统构成了现代关系型数据库的基本构建块之一，使其能够以抗崩溃的方式安全地处理复杂数据。

一致性失败的类型

人们使用事务的原因之一是获得关于数据一致性及其处理环境的某些保证。一致性可以通过许多不同的方式被破坏，这影响了数据库如何尝试阻止它们。

根据事务实现的不同，可能出现四种主要的不一致性方式。您对这些场景可能出现的容忍度将影响您如何在应用程序中使用事务。

事务隔离级别

事务并非“一刀切”的解决方案。不同的场景需要在性能和保护之间进行不同的权衡。幸运的是，MySQL 允许您指定所需的事务隔离类型。

大多数数据库系统提供的隔离级别包括以下内容：

定义事务

现在我们已经介绍了 MySQL 中事务可以使用的不同隔离级别，接下来我们演示如何定义事务。

在 MySQL 中，默认情况下，显式标记的事务外部的每个语句实际上都在其自己的单语句事务中执行。要显式启动事务块，您可以使用 START TRANSACTION 或 BEGIN 命令。START TRANSACTION 形式可以接受 BEGIN 形式不能接受的修饰符，因此 MySQL 建议您使用 START TRANSACTION。要提交事务，请发出 COMMIT 命令。

因此，事务的基本语法如下所示：

START TRANSACTION;

statements

COMMIT;

举一个更具体的例子，假设我们正在尝试将 1000 美元从一个账户转移到另一个账户。我们希望确保这笔钱始终在一个账户中，但绝不会同时在两个账户中。

我们可以将封装此转账的两个语句包装在一个事务中，如下所示：

 START TRANSACTION;

            UPDATE accounts
               SET balance = balance - 1000
             WHERE id = 1;

            UPDATE accounts
               SET balance = balance + 1000
             WHERE id = 2;

            COMMIT;

在这里，如果没有将 1000 美元存入 id = 2 的账户，则不会从 id = 1 的账户中取出 1000 美元。虽然这两个语句在事务内部是按顺序执行的，但它们将同时提交，从而同时在底层数据集上执行。

回滚事务

在一个事务中，所有语句要么全部提交到数据库，要么全部不提交。放弃在事务中进行的语句和修改而不将其应用于数据库被称为“回滚”事务。

事务可以自动回滚或手动回滚。如果事务中的某个语句导致错误或在其他情况下为避免问题，MySQL 会自动回滚事务。

要手动回滚当前事务中已发出的语句，您可以使用 ROLLBACK 命令。这将取消事务中的所有语句，实质上是将时间倒回到事务开始时。

例如，假设我们正在使用之前使用的相同银行账户示例，如果我们发出 UPDATE 语句后发现我们不小心转账了错误的金额或使用了错误的账户，我们可以回滚更改而不是提交它们：

START TRANSACTION;

           UPDATE accounts
              SET balance = balance - 1500
            WHERE id = 1;
           
           UPDATE accounts
              SET balance = balance + 1500
            WHERE id = 3;  -- Wrong account number here!  Must rollback

/* Gets us back to where we were before the transaction started */
         ROLLBACK;

一旦我们 ROLLBACK，1500 美元将仍然在 id = 1 的账户中。

回滚时使用保存点

默认情况下，ROLLBACK 命令会将事务重置到最初调用 START TRANSACTION 或 BEGIN 命令时的状态。但是，如果我们只想还原事务中的部分语句怎么办？

虽然在发出 ROLLBACK 命令时不能指定任意回滚位置，但您可以回滚到您在事务中设置的任何“保存点”。您可以使用 SAVEPOINT 命令提前在事务中标记位置，然后在需要回滚时引用这些特定位置。

这些保存点允许您创建中间回滚点。然后，您可以选择性地回滚您当前位置和保存点之间所做的任何语句，然后继续处理您的事务。

要指定一个保存点，请发出 SAVEPOINT 命令，后跟保存点的名称：

SAVEPOINT save_1;

要回滚到该保存点，请使用 ROLLBACK TO 命令：

ROLLBACK TO save_1;

我们继续使用之前关于账户的例子：

START TRANSACTION;
   
           UPDATE accounts
              SET balance = balance - 1500
            WHERE id = 1;

/* Set a save point that we can return to */
        SAVEPOINT save_1;
        
           UPDATE accounts
              SET balance = balance + 1500
            WHERE id = 3;  -- Wrong account number here!  We can rollback to the save point though!

/* Gets us back to the state of the transaction at `save_1` */
         ROLLBACK TO save_1;

/* Continue the transaction with the correct account number */
           UPDATE accounts
              SET balance = balance + 1500
            WHERE id = 4;

           COMMIT;

在这里，我们能够从犯下的错误中恢复，而不会丢失迄今为止在事务中完成的所有工作。回滚后，我们按照计划使用正确的语句继续事务。

设置事务的隔离级别

要为事务设置所需的隔离级别，您可以使用带有 ISOLATION LEVEL 子句的 SET TRANSACTION 语句。SET TRANSACTION 语句允许您修改事务的隔离级别以及读写权限。

默认情况下，SET TRANSACTION 语句仅影响下一个启动的事务的属性。它必须在 START TRANSACTION 或 BEGIN 语句之前给出。基本语法如下：

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL <isolation_level>;
START TRANSACTION;

statements

COMMIT;

<isolation_level> 可以是以下任何一种（前面已详细描述）：

• READ UNCOMMITTED
• READ COMMITTED
• REPEATABLE READ（MySQL 的默认操作模式）
• SERIALIZABLE

在发出命令时，您还可以提供关键词 GLOBAL 或 SESSION 来影响不同的作用域。

如果您输入 SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL，隔离级别将全局更改为所有未来的会话。任何当前会话将使用旧的隔离级别，因此如果您需要使用事务级别或 SESSION 级别更改这些会话，请务必明确修改这些作用域。

SESSION 修饰符（如 SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL）允许您更改同一会话中任何未来事务的隔离级别。同样，这不影响任何现有事务。

您可以使用 SET TRANSACTION 修改的另一个方面是事务是读写能力还是只读。默认情况下，MySQL 中的事务具有读写能力。您可以使用 SET TRANSACTION READ ONLY 使会话只读。如果您想明确将会话设置为读写，您也可以发出 SET TRANSACTION READ WRITE。

链式事务

如果您有多个应该按顺序执行的事务，您可以选择使用 COMMIT AND CHAIN 命令将它们链接在一起。

COMMIT AND CHAIN 命令通过提交其中的语句来完成当前事务。提交处理完成后，它会立即以相同的隔离级别打开一个新事务。这允许您将另一组语句分组到一个事务中。

该语句的作用与您发出 COMMIT; SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL <isolation_level>; START TRANSACTION 完全相同。

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED
START TRANSACTION;
   
           UPDATE accounts
              SET balance = balance - 1500
            WHERE id = 1;

           UPDATE accounts
              SET balance = balance + 1500
            WHERE id = 2;

/* Commit the data and start a new transaction that will take into account the committed data and isolation level from the last transaction */
 COMMIT AND CHAIN;

           UPDATE accounts
              SET balance = balance - 1000
            WHERE id = 2;

           UPDATE accounts
              SET balance = balance + 1000
            WHERE id = 3;

           COMMIT;

链式事务有助于创建多个事务，而无需每次都明确设置事务级别或修改会话或全局默认值。

结论

事务提供了一些有用的功能，可以帮助您的数据保持一致状态。然而，各种隔离级别之间存在一些权衡，您应该尽量牢记。确定适用于您用例的适当保护级别可能需要一些探索和思考。如果事务运行时间很长，这一点尤其重要，因为在提交发生之前数据库可能会发生显著变化，这可能导致回滚和更多手动工作。

即使存在缺点，事务在许多场景中仍然很有用，因为它们对关系型数据库应提供的 ACID 保证做出了重大贡献。了解何时使用它们，哪种隔离级别有意义，以及如何避免自动回滚是值得投入的知识。