前言MVCC实现原理是一道非常常见的面试题。最近技术讨论群里的小伙伴们一直在讨论。趁着国庆有空一起聊聊吧。一、相关数据库知识点回顾1.1什么是数据库事务，为什么会有事务transaction？它由有限的数据库操作序列组成。这些操作要么全部执行，要么根本不执行。它是一个不可分割的工作单元。如果A转100元给B，先从A的账户中扣除100元，再向B的账户中添加100元。如果A的100元已经扣了，但是没来得及加给B，银行系统出现异常，最后A的余额减少了，B的余额却没有增加。所以你需要一笔交易，回滚A的钱，就这么简单。为什么会有交易？就是为了保证数据的最终一致性。1.2交易包含哪些特征？事务的四个典型特征是ACID、原子性、一致性、隔离性和持久性。原子性：事务作为一个整体执行，包含在其中的对数据库的操作要么全部执行，要么都不执行。一致性：表示在事务开始前和事务结束后数据都不会被破坏。如果A账户向B账户转10元，无论成功与否，A和B的总金额不变。隔离性：当多个事务并发访问时，事务之间是相互隔离的。一个事务不应被其他事务干扰，多个并发事务应相互隔离。.持久化：表示在事务提交后，事务对数据库所做的操作改变会被持久化到数据库中。1.3事务并发存在的问题事务并发会造成脏读、不可重复读、幻读。1.3.1脏读如果一个事务读取了另一个未提交事务修改的数据，我们称之为脏读现象。假设有两个事务A和B：假设现在A的余额是100，事务A准备查询Jay的余额。交易B先扣除Jay的余额，为10，但还没有提交。A最后读到的余额是90，也就是扣除后的余额。脏读因为事务A读取了事务B未提交的数据，所以这就是脏读。1.3.2不可重复读在同一个事务中，前后多次读取，读取的数据内容不一致。假设有两笔交易A和B：交易A先查询Jay的余额，结果为100，此时交易B扣除Jay的账户余额，扣除10后，提交交易A，然后查看Jay的账户余额，发现：变成了90不可重复读事务A被事务B干扰了！在事务A的范围内，两次相同的查询读取了相同的记录但返回了不同的数据，属于不可重复读。1.3.3幻读如果一个事务首先按照一定的查找条件查询了一些记录，当这个事务没有提交时，另一个事务写入了一些满足那些查找条件的记录（比如insert，delete，update），这就意味着幻读发生。假设有两个事务A和B：事务A首先查询id大于2的账户记录，得到id=2和id=3的两条记录。这时事务B启动，插入一条id=4的记录，提交事务A然后执行同样的查询，但是得到了3条id=2,3,4的记录。幻读事务A查询一个范围的结果集，另一个并发事务B向这个范围插入新数据，并提交事务，然后事务A再次查询同一个范围，但是两次读取的结果集不同，这就是幻读.1.4四大隔离级别为了解决并发事务中的脏读、不可重复读、幻读等问题，UncleDatabase设计了四种隔离级别。它们是未提交读、已提交读、可重复读和可序列化。1.4.1ReadUncommittedReadUncommitted隔离级别只限制不能同时修改两个数据，但是在修改数据时，即使事务没有提交，也可以被其他事务读取到。这种级别的事务隔离存在脏读、重复读、幻读等问题；1.4.2ReadCommittedReadCommitted隔离级别，当前事务只能读取其他事务提交的数据，所以这个事务的隔离级别解决了脏读问题，但是还是会存在重复读和幻读的问题;1.43可重复读可重复读隔离级别限制了读取的数据，不能修改，所以解决了重复读的问题，但是在读取范围数据时，有可能插入数据，所以会出现幻读问题；1.4.4序列化事务的最高隔离级别，在该级别下，所有事务都按序列化顺序执行。所有脏读、不可重复读、幻读的并发问题都可以避免。但是在这种事务隔离级别下，事务的执行是非常消耗性能的。1.4.5四大隔离级别会存在哪些并发问题？隔离级别DirtyreadNon-repeatablereadPhantomreadReaduncommitted√√√Readcommitted×√√Repeatableread××√Serialized×××1.5数据库如何保证事务的隔离性？数据库通过加锁来实现事务的隔离。就好比，如果你想一个人独处，不想被别人打扰，你可以把门锁上。Locking确实好用，而且可以保证隔离。比如序列化隔离级别就是通过加锁来实现的。但是频繁的加锁导致数据读取时无法修改，数据修改时无法读取，大大降低了数据库的性能。那么，如何解决加锁后的性能问题呢？答案是，MVCC多版本并发控制！实现了无锁读数据，同时允许修改读数据。可以边修改数据边读取。2.什么是MVCC？MVCC代表多版本并发控制。它是一种并发控制方法，一般在数据库管理系统中，实现对数据库的并发访问，在编程语言中实现事务内存。通俗地说，数据库中同时存在多个版本的数据，不是整个数据库的多个版本，而是某条记录的多个版本同时存在。当一个事务对其进行操作时，需要查看这条记录隐藏列的事务版本id，比较事务id，根据事务隔离级别判断读取哪个版本的数据。数据库隔离级别readcommitted和repeatableread都是基于MVCC实现的。与简单粗暴的加锁方式相比，它使用了更好的方式来处理读写冲突，可以有效提高数据库的并发性能。3.MVCC实现的关键知识点3.1事务版本号每个事务开启前，都会从数据库中获取一个自增的事务ID，从事务ID可以判断事务的执行顺序。这是交易版本号。3.2隐式字段对于InnoDB存储引擎，每行记录都有两个隐藏列trx_id和roll_pointer。如果表中没有主键和非NULL唯一键，就会有第三个隐藏主键列row_id。列名必填说明row_id否单调递增行ID，非必填，占6字节。trx_id是记录数据操作的事务的事务IDroll_pointer是这个隐藏列相当于一个指针，指向回滚段的undolog3.3undologundolog，回滚日志，用来记录信息在修改数据之前。在修改表记录之前，会先将数据复制到undolog中。如果事务回滚，可以通过undolog恢复数据。可以认为，当一条记录被删除时，undolog中会记录一条对应的insert记录，当一条记录被更新时，会记录一条对应的update记录。undolog有什么用？事务回滚时，保证了原子性和一致性。用于MVCC快照读取。3.4版本链当多个事务并行操作一行数据时，不同的事务修改该行数据产生多个版本，然后通过回滚指针（roll_pointer）链接成一个链表。这个链表称为版本链。如下：版本链其实通过版本链，我们可以看到事务版本号、表的隐藏列和undolog之间的关系。我们再分析一下。1）假设现在有一张core_user表，表中有一条数据，id为1，name为孙权：2）现在开始一个事务A：执行updatecore_usersetname="曹操"whereid=1onthecore_usertable,会进行下面的流程操作，首先获取一个事务ID=100，将core_user表修改前的数据复制到undolog中，修改core_user表中的数据，id=1、并改名为曹操，并将修改后的数据事务Id=101改为当前事务版本号，将roll_pointer指向undolog数据地址。3.5快照读取和当前读取快照读取：读取的是记录数据的可见版本（有旧版本）。解锁后，普通的select语句都是快照读取，如：select*fromcore_userwhereid>2;当前读取：读取最新版本的记录数据，显式锁定为当前读取select*fromcore_userwhereid>2forupdate;select*fromaccountwhereid>2lockinsharemode;3.6阅读视图什么是阅读视图？是事务执行SQL语句时产生的读视图。事实上，在innodb中，每条SQL语句在执行前都会得到一个ReadView。阅读视图有什么用？主要用于可见性判断，即判断当前事务中哪个版本的数据可见~ReadView如何保证可见性判断？我们先看Readviewm_ids的几个重要属性：当前系统中活跃的（未提交的）读写事务ID，它的数据结构是一个List。min_limit_id：表示ReadView生成时，当前系统活跃的读写事务中最小的事务id，即m_ids中的最小值。max_limit_id：表示ReadView产生时系统中下一个事务应该分配的id值。creator_trx_id：创建当前ReadView的事务ID。Readview的匹配条件规则如下：如果数据事务IDtrx_id
