[MySQL]可重复读下的幻读

一、幻读的定义

        根据MySQL官网的描述，幻读是“相同的查询在不同时间返回了不同的结果”

        The so-called phantom problem occurs within a transaction when the same query produces different sets of rows at different times.

         同时官网还举例说明了，如：两次查询中，后一次多出来的行就是所谓的“幻影行”

         For example, if a SELECT is executed twice, but returns a row the second time that was not returned the first time, the row is a “phantom” row.

        了解Innodb的同学应该十分眼熟下面这张图，图里介绍了各个隔离级别下的一致性问题。

        得益于MVCC机制，可重复读级别（RR）下依赖一份不更新的Read View使之后提交事务的修改对当前事务不可见，解决了脏读和不可重复读问题。

        不知你是否会和我有一样的疑问：

        “既然RR实现了可重复读，按理已经屏蔽了其他事务的修改。但为什么还是会受其他事务影响产生幻读的问题？”

        “RR下幻读是否真实存在？”

        “幻读到底长什么样？”

        如果你也和我一样有上述疑问，很好！接下来我们将一起探寻幻读的真相。

二、寻找幻读

        秉持着“先问是不是，再问为什么”的理念，我们得先证明幻读在RR下是存在的。

        为了制造幻读，先简单准备了一张'test_lock'表：

SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;-- ----------------------------
-- Table structure for test_lock
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `test_lock`;
CREATE TABLE `test_lock`  (`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`a` int(11) NOT NULL,`b` int(11) NOT NULL,PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,INDEX `a`(`a`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 26 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;-- ----------------------------
-- Records of test_lock
-- ----------------------------
INSERT INTO `test_lock` VALUES (1, 1, 1);
INSERT INTO `test_lock` VALUES (5, 5, 5);
INSERT INTO `test_lock` VALUES (10, 10, 10);
INSERT INTO `test_lock` VALUES (15, 15, 15);SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

        确认RR隔离级别后，开始编写事务， 着手制造幻读：

        在“待输入”处应该要执行什么语句才能复现幻读呢？尝试执行select for update：

SELECT * FROM `test_lock` WHERE a<10 for UPDATE;

        使用当前读（Locking Read）确实看到了刚刚插入的 (6, 6, 6) ，但这是幻读吗？

        根据官方的定义，幻读发生在相同的查询，返回不同的结果。

        实验中 select 和 select for update ，一个是快照读（Consistent Nonlocking Reads），一个是当前读（Locking Read），明显不符合“same query”的要求。

        那既然select for update已经能看到插入了，在后面再执行一遍原来的快照读，是否就能符合要求了呢？

        神奇的现象发生了，在select for update中可见的 (6, 6, 6) 又不见了。

        这样一来，虽然满足了“same query”的要求，但又不满足“different sets of rows”了。

        要想理解刚刚这种现象，需要回到RR的本质————“不更新的Read View”

• 前后两次快照读，因为Read View没有更新，所以没有任何差别

• 当前读使用了最新的Read View，看见了插入，但并没有更新事务里的read view副本。

        至此，这种忽隐忽现的“伪幻读”已经解释清楚了。

三、发现幻读

        既然RR下的Read View是不更新的，那事务A要如何看到事务B的插入呢？

        进行两次当前读？很明显不行，由于间隙锁（Gap Lock）的存在，事务B无法在事务A锁定的区间进行插入。插入都被阻塞了，还谈什么返回结果不同。

        那还有别的办法吗？有！

        这次我们成功地看到了幻读的发生，同时符合相同查询和相同结果两个定义。

        根据MySQL执行修改的流程，事务A在执行修改时，先使用当前读将数据读入缓冲池（Buffer Pool），再将修改应用到内存。

         正是这样的先加载后更新的操作，让事务A看到自身更新的同时，也看到了事务B的插入，导致幻读发生。

四、解决幻读

        幻读发生的条件较为苛刻，多数情况下是触发不了的。

        但如果发生，我们可以使用当前读对区间上间隙锁，阻塞插入的发生，从而规避幻读。

        还记得刚刚讨论方案时说的吗，用的就是这种方法：

        既然RR下的Read View是不更新的，那事务A要如何看到事务B的插入呢？

        进行两次当前读？很明显不行，由于间隙锁（Gap Lock）的存在，事务B无法在事务A锁定的区间进行插入。插入都被阻塞了，还谈什么返回结果不同。

        具体上锁的方式分为两种：

• SELECT ... FOR SHARE
• SELECT ... FOR UPDATE

        根据检索条件和具体行数据的不同，间隙锁可能与行锁（Record Lock）结合，生成临键锁（Next Key Lock）。与间隙锁一样，生成的临键锁也可阻塞其他事务的修改。三者的关系为：

• 行锁：对唯一索引进行等值查询且命中
• 间隙锁：进行等值查询未命中
• 临键锁：（剩余查询条件）

        需要注意的是，间隙锁是种特殊的锁，相同的间隙锁是共享的，并不是互斥的。 

        这种共享将可能导致死锁的发生，如：

五、总结

        至此，我们给出了幻读的定义、重现了幻读、提供了解决方案、讨论了死锁的条件。

        RR下存在幻读，可以使用间隙锁避免。

参考：

MySQL 8.0 Reference Manual

Innodb MVCC源码实现—— xpchild