1. 什么是幻读？
定义：
幻读是指在事务过程中，一个事务执行了某些查询操作后，另一事务插入、删除或更新了满足查询条件的新数据，当第一个事务再次执行相同的查询操作时，结果集出现了“幻觉”，即读取到（或缺少）先前查询中不存在的数据。
幻读与脏读、不可重复读的区别：
- 脏读：事务读取了另一个事务未提交的数据，可能会读到错误结果。
- 不可重复读：事务在两次读取中，读到的数据被其他事务修改了，数据值不同。
- 幻读：事务在两次读取中，结果集的记录条数或范围变化了，比如多了新记录或少了某些记录。
举例说明：
假设有一个数据库表 employees，内容如下：
| id | name | salary |
|---|---|---|
| 1 | Alice | 5000 |
| 2 | Bob | 4000 |
| 3 | Charlie | 3000 |
场景：
事务A执行如下查询：
SELECT * FROM employees WHERE salary > 3000;结果为：
| id | name | salary |
|---|---|---|
| 1 | Alice | 5000 |
| 2 | Bob | 4000 |
这时，事务B插入了一条新记录：
INSERT INTO employees (id, name, salary) VALUES (4, 'David', 4500);如果事务A再次执行相同的查询操作，结果会变为：
| id | name | salary |
|---|---|---|
| 1 | Alice | 5000 |
| 2 | Bob | 4000 |
| 4 | David | 4500 |
事务A“感知”到了新数据的插入，这种现象就是幻读。
2. MySQL 是如何解决幻读的？
MySQL 通过两种方式解决幻读问题：
- 针对快照读：使用 MVCC（多版本并发控制）
- 针对当前读：通过加锁机制（记录锁和间隙锁）
（1）针对快照读（Snapshot Read）
快照读的定义：
快照读是一种基于 MVCC 的非阻塞读取方式。执行普通 SELECT 语句时，InnoDB 存储引擎会基于当前事务启动时的数据库版本生成一个数据快照，事务读取的内容固定为快照中的数据，忽略其他事务的更新、插入或删除操作。
如何实现快照读：
- MVCC 原理：InnoDB 为每行记录维护两个隐藏的时间戳字段：
trx_id（创建该记录的事务ID）和roll_pointer（指向回滚日志的指针）。trx_id用于标记这条记录由哪个事务创建。roll_pointer用于回滚到旧版本数据，从而形成多个版本链。
- ReadView：
- 每个事务启动时会生成一个
ReadView，其中包含当前正在活跃事务的 ID 列表。 - 事务读取数据时，会根据
trx_id和ReadView判断数据版本是否可见。
- 每个事务启动时会生成一个
快照读的优点：
- 高性能：读取操作不需要等待锁释放，可以并发执行。
- 一致性：避免了其他事务导致的数据不可重复读或幻读现象。
快照读的限制：
快照读只能用于非锁定查询，例如：
SELECT * FROM table_name WHERE ...;（2）针对当前读（Current Read）
当前读的定义：
当前读是一种锁定读取方式，事务在读取数据的同时，会对涉及的数据范围加锁，防止其他事务对数据进行修改或插入。
当前读的典型语句：
以下语句属于当前读：
SELECT ... FOR UPDATE;SELECT ... LOCK IN SHARE MODE;INSERT,UPDATE,DELETE
加锁机制：记录锁和间隙锁（Next-Key Lock）
为了防止当前读场景下的幻读，MySQL 使用以下两种锁：
-
记录锁（Record Lock）
- 锁定单条记录。
- 防止其他事务修改或删除这条记录。
-
间隙锁（Gap Lock）
- 锁定一个记录范围之间的“间隙”，即不存在记录的区域。
- 防止其他事务向这个间隙中插入新记录。
-
Next-Key Lock（记录锁 + 间隙锁）
- 锁定一个范围，同时包含范围内的所有记录和间隙。
- Next-Key Lock 是记录锁和间隙锁的组合，用于防止当前读下的幻读。
3. 通过记录锁和间隙锁防止删除操作导致的幻读的示例
我们以一个具体场景为例，说明 MySQL 如何通过记录锁和间隙锁防止幻读。
场景描述
假设有一个名为 orders 的表，存储如下数据：
| id | order_name | amount |
|---|---|---|
| 1 | Order_A | 100 |
| 2 | Order_B | 200 |
| 4 | Order_D | 400 |
事务过程：
步骤 1：事务A执行当前读
事务A读取表中 amount > 100 的记录并对这些记录加锁：
SELECT * FROM orders WHERE amount > 100 FOR UPDATE;事务A读取到：
| id | order_name | amount |
|---|---|---|
| 2 | Order_B | 200 |
| 4 | Order_D | 400 |
加锁分析：
- 记录锁：锁住符合条件的记录
id=2和id=4。 - 间隙锁：锁住
(100, 200)和(200, 400)之间的间隙，以及(400, +∞)的间隙。
步骤 2：事务B尝试插入新记录
事务B尝试插入一条新记录：
INSERT INTO orders (id, order_name, amount) VALUES (3, 'Order_C', 300);事务B会被阻塞，原因如下：
- 插入的
amount=300落在(200, 400)的间隙范围，而事务A持有该范围的间隙锁，禁止其他事务在此区间插入记录。
步骤 3：事务B尝试删除或修改记录
事务B尝试删除或修改已存在的记录：
DELETE FROM orders WHERE id = 2;事务B再次被阻塞，原因如下：
id=2的记录已被事务A加了记录锁，其他事务无法删除或修改这条记录。
步骤 4：事务A提交后，事务B执行成功
当事务A完成操作并提交后，锁释放：
- 事务B的插入操作
id=3, amount=300可以成功执行。 - 事务B的删除操作
id=2也可以正常进行。
总结加锁机制防幻读的过程：
- 记录锁：防止其他事务修改或删除当前事务查询到的记录。
- 间隙锁：防止其他事务在查询范围内插入新记录。
- Next-Key Lock（记录锁 + 间隙锁）：通过同时锁定记录和范围，有效防止幻读。
4. 总结
幻读的定义
幻读是指在事务中，某次查询范围内新增了数据，导致后续查询结果不一致。例如，第一次查询到的结果集中没有一条记录，但后续由于其他事务的插入操作，查询结果发生变化。
MySQL 解决幻读的两种方式：
-
快照读（Snapshot Read）：使用 MVCC 技术
- 基于多版本并发控制 (MVCC)，通过维护数据的多个版本及事务的
ReadView，实现一致性读取。 - 快照读适用于非阻塞读取操作，如普通的
SELECT查询。
- 基于多版本并发控制 (MVCC)，通过维护数据的多个版本及事务的
-
当前读（Current Read）：使用加锁机制
- 对读取范围内的记录和间隙加锁，通过记录锁（Record Lock）和间隙锁（Gap Lock）防止插入或修改，避免幻读。
- 当前读适用于需要锁定数据的操作，例如
SELECT ... FOR UPDATE、UPDATE和DELETE。
加锁机制：记录锁和间隙锁
- 记录锁：锁定查询范围内的记录，防止其他事务修改或删除这些记录。
- 间隙锁：锁定查询范围内的“间隙”，防止其他事务向这些间隙插入新记录。
- Next-Key Lock：记录锁和间隙锁的结合，既锁定记录，又锁定范围，是防止幻读的关键机制。
示例回顾：通过记录锁和间隙锁防止删除操作导致的幻读
在示例中，我们通过以下步骤，详细分析了 MySQL 如何防止幻读：
- 事务A对查询范围内的记录和间隙加锁（Next-Key Lock）。
- 事务B试图插入新记录或修改已锁定的记录时被阻塞。
- 事务A提交后，锁释放，事务B的操作得以继续。
通过 Next-Key Lock 机制，MySQL 确保了事务A的查询范围内的数据不被其他事务破坏，从而避免了幻读现象。
总结价值与启发
- 事务隔离级别和加锁机制密切相关：了解幻读的解决方式有助于更好地设计事务逻辑，避免数据一致性问题。
- 性能与一致性的权衡：MVCC 提高了读取性能，但需要额外的存储和计算；锁机制确保了当前读的一致性，但可能引发锁争用问题。
- 应用场景选择：根据具体需求选择快照读或当前读策略。例如，在频繁更新的场景中，通过加锁防止幻读更为可靠。
