『浅入深出』MySQL 中事务的实现（一）

在关系型数据库中，事务的重要性不言而喻，只要对数据库稍有了解的人都知道事务具有 ACID 四个基本属性，而我们不知道的可能就是数据库是如何实现这四个属性的；在这篇文章中，我们将对事务的实现进行分析，尝试理解数据库是如何实现事务的，当然我们也会在文章中简单对 MySQL 中对 ACID 的实现进行简单的介绍。  事务其实就是并发控制的基本单位；相信我们都知道，事务是一个序列操作，其中的操作要么都执行，要么都不执行，它是一个不可分割的工作单位；数据库事务的 ACID 四大特性是事务的基础，了解了 ACID 是如何实现的，我们也就清除了事务的实现，接下来我们将依次介绍数据库是如何实现这四个特性的。 ### 原子性 在学习事务时，经常有人会告诉你，事务就是一系列的操作，要么全部都执行，要都不执行，这其实就是对事务原子性的刻画；虽然事务具有原子性，但是原子性并不是只与事务有关系，它的身影在很多地方都会出现。  由于操作并不具有原子性，并且可以再分为多个操作，当这些操作出现错误或抛出异常时，整个操作就可能不会继续执行下去，而已经进行的操作造成的副作用就可能造成数据更新的丢失或者错误。 事务其实和一个操作没有什么太大的区别，它是一系列的数据库操作（可以理解为 SQL）的集合，如果事务不具备原子性，那么就没办法保证同一个事务中的所有操作都被执行或者未被执行了，整个数据库系统就既不可用也不可信。 ### 回滚日志 想要保证事务的原子性，就需要在异常发生时，对已经执行的操作进行回滚，而在 MySQL 中，恢复机制是通过回滚日志（undo log）实现的，所有事务进行的修改都会先记录到这个回滚日志中，然后在对数据库中的对应行进行写入。  在这里，我们并不会介绍回滚日志的格式以及它是如何被管理的，本文重点关注在它到底是一个什么样的东西，究竟解决了、如何解决了什么样的问题，如果想要了解具体实现细节的读者，相信网络上关于回滚日志的文章一定不少。 ### 事务的状态 因为事务具有原子性，所以从远处看的话，事务就是密不可分的一个整体，事务的状态也只有三种：Active、Commited 和 Failed，事务要不就在执行中，要不然就是成功或者失败的状态：  但是如果放大来看，我们会发现事务不再是原子的，其中包括了很多中间状态，比如部分提交，事务的状态图也变得越来越复杂。  - Active：事务的初始状态，表示事务正在执行； - Partially Commited：在最后一条语句执行之后； - Failed：发现事务无法正常执行之后； - Aborted：事务被回滚并且数据库恢复到了事务进行之前的状态之后； - Commited：成功执行整个事务； 虽然在发生错误时，整个数据库的状态可以恢复，但是如果我们在事务中执行了诸如：向标准输出打印日志、向外界发出邮件、没有通过数据库修改了磁盘上的内容甚至在事务执行期间发生了转账汇款，那么这些操作作为可见的外部输出都是没有办法回滚的； 这些问题都是由应用开发者解决和负责的，在绝大多数情况下，我们都需要在整个事务提交后，再触发类似的无法回滚的操作。  以订票为例，哪怕我们在整个事务结束之后，才向第三方发起请求，由于向第三方请求并获取结果是一个需要较长事件的操作，如果在事务刚刚提交时，数据库或者服务器发生了崩溃，那么我们就非常有可能丢失发起请求这一过程，这就造成了非常严重的问题； 而这一点就不是数据库所能保证的，开发者需要在适当的时候查看请求是否被发起、结果是成功还是失败。 ### 并行事务的原子性 到目前为止，所有的事务都只是串行执行的，一直都没有考虑过并行执行的问题；然而在实际工作中，并行执行的事务才是常态，然而并行任务下，却可能出现非常复杂的问题：  当 Transaction1 在执行的过程中对 id = 1 的用户进行了读写，但是没有将修改的内容进行提交或者回滚，在这时 Transaction2 对同样的数据进行了读操作并提交了事务；也就是说 Transaction2 是依赖于 Transaction1 的，当 Transaction1 由于一些错误需要回滚时，因为要保证事务的原子性，需要对 Transaction2 进行回滚，但是由于我们已经提交了 Transaction2，所以我们已经没有办法进行回滚操作，在这种问题下我们就发生了问题，[Database System Concepts](https://www.amazon.com/Database-System-Concepts-Computer-Science/dp/0073523321 "Database System Concepts") 一书中将这种现象称为不可恢复安排（Nonrecoverable Schedule），那什么情况下是可以恢复的呢？ 简单理解一下，如果 Transaction2 依赖于事务 Transaction1，那么事务 Transaction1 必须在 Transaction2 提交之前完成提交的操作：  然而这样还不算完，当事务的数量逐渐增多时，整个恢复流程也会变得越来越复杂，如果我们想要从事务发生的错误中恢复，也不是一件那么容易的事情。