理解和使用 MySQL 中的事务

简介

事务是数据库将相关语句分组在一起，以便系统将其作为一个单元执行的一种方式。这些语句作为一个单元处理，所有组成部分要么成功完成，要么恢复到其原始状态。这是维护一致性的一种方法，用于需要多个单独步骤才能实现单个目标的更改。

在本文中，我们将讨论什么是事务以及它们如何有用。然后，我们将了解 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和隔离在一起以作为单个操作进行处理的方式。在事务中，命令不是像发送到服务器那样单独执行每个命令，而是捆绑在一起并在与其他请求不同的上下文中执行。

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内部的环境。从事务内部，语句可以修改数据，并且结果立即可见。从外部来看，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会立即变得可见。

这些功能通过提供原子性（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，在提交之前没有任何更改，而在内部，每个语句都有直接后果），帮助数据库实现 ACID 合规性。这些共同帮助数据库维护一致性（通过保证不会发生部分数据转换）。此外，事务中的更改只有在提交到非易失性存储后才会返回成功，这提供了持久性。

为了实现这些目标，事务采用了许多不同的策略，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，该系统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数据库的基本构建块之一，使它们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

人们使用事务的一个原因是获得关于数据一致性及其处理环境的某些保证。一致性可能会以多种不同的方式被破坏，这会影响数据库尝试阻止它们的方式。

根据事务实现的不同，可能出现四种主要的不一致性方式。您对可能出现这些情况的容忍度将影响您在应用程序中使用事务的方式。

事务隔离级别

事务不是“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几种

定义事务

现在我们已经介绍了 MySQL 可以在事务中使用的不同隔离级别，让我们演示如何定义事务。

在 MySQL 中，默认情况下，显式标记的事务之外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 形式无法接受的修饰符，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;

作为一个更具体的例子，假设我们尝试从一个帐户向另一个帐户转账 1000 美元。我们希望确保这笔钱始终在两个帐户中的一个中，但永远不会同时在两个帐户中。

我们可以将共同封装此转账的两个语句包装在一个如下所示的事务中

 START TRANSACTION;

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

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

            COMMIT;

在这里，如果不将 1000 美元存入 id = 2 的帐户，则不会从 id = 1 的帐户中取出 1000 美元。虽然这两个语句在事务内部按顺序执行，但它们将被提交，因此将同时在底层数据集上执行。

回滚事务

在事务中，所有语句或没有任何语句将被提交到数据库。放弃事务中进行的语句和修改，而不是将它们应用于数据库，这被称为“回滚”事务。

事务可以自动或手动回滚。如果事务中的一个语句导致错误或在其他情况下避免问题，MySQL 会自动回滚事务。

要手动回滚在当前事务期间给出的语句，可以使用 ROLLBACK 命令。这将取消事务中的所有语句，实际上是将时钟拨回到事务开始时。

例如，假设我们使用与之前相同的银行帐户示例，如果在发出 UPDATE 语句后发现我们意外转错了金额或使用了错误的帐户，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 美元仍将保留在 id = 1 的帐户中。

回滚时使用保存点

默认情况下，ROLLBACK 命令将事务重置为首次调用 START TRANSACTION 或 BEGIN 命令时的状态。但是，如果我们只想还原事务中的某些语句怎么办？

虽然您无法在发出 ROLLBACK 命令时指定要回滚到的任意位置，但您可以回滚到您在整个事务中设置的任何“保存点”。您可以提前使用 SAVEPOINT 命令标记事务中的位置，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，您可以选择还原当前位置和保存点之间进行的任何语句，然后继续处理您的事务。

要指定保存点，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;

让我们继续使用我们一直在使用的以帐户为中心的示例

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，我们能够从我们犯的错误中恢复过来，而不会丢失到目前为止我们在事务中完成的所有工作。回滚后，我们使用正确的语句继续按计划进行事务。

设置事务的隔离级别

要为您想要用于事务的隔离级别设置级别，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。基本语法如下所示

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL <isolation_level>;
START TRANSACTION;

statements

COMMIT;

<isolation_level> 可以是以下任何一种（前面详细描述过）

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

您还可以在发出命令时提供关键字 GLOBAL 或 SESSION 以影响不同的范围。

如果您键入 SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL，则隔离级别将在全局范围内为所有未来会话更改。任何当前会话都将使用旧的隔离级别，因此如果需要使用事务级别或 SESSION 级别更改这些范围，请务必显式修改这些范围。

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

您可以使用 SET TRANSACTION 修改的另一个方面是事务是否具有读/写能力或只读能力。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。如果您想显式地使会话具有读/写能力，您也可以发出 SET TRANSACTION READ WRITE。

链式事务

如果您有多个应按顺序执行的事务，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。提交处理完毕后，它会立即使用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。

该语句的工作方式与您发出 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，而无需每次都显式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，可以帮助保持数据的一致性状态。然而，各种隔离级别都有一些权衡，你应该记住这些权衡。确定适合你用例的保护级别可能需要一些探索和思考。如果事务运行时间较长，则尤其如此，因为数据库可能会在提交之前发生重大更改，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，因为它们代表了对关系数据库应提供的 ACID 保证的重大贡献。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。