阶段2（上）：后端专题 Go/Gin/PostgreSQL/MySQL/Redis/MQ/gRPC 的课程、企业场景、面试题和可运行示例

2026-10-23 15:24:57 +08:00
1 parent 0bae9916a9
commit 5eb67c5d08
@@ -0,0 +1,119 @@
+---
+id: backend.mysql.tx-locks-mvcc
+title: 事务、隔离级别、MVCC 和锁（行锁、间隙锁、死锁）
+type: lesson
+domain: backend
+stack: [mysql]
+tags: [事务, 隔离级别, MVCC, 间隙锁, 死锁, undo log, redo log]
+level: intermediate
+prerequisites: [backend.mysql.index-explain]
+est_hours: 4
+related: [backend.postgresql.index-tx-mvcc, backend.mysql.interview]
+week: [2, 14]
+order: 2
+---
+
+# 事务、隔离级别、MVCC 和锁（行锁、间隙锁、死锁）
+
+## 解释说明
+
+**ACID 由谁保证**
+
+| 特性 | InnoDB 的实现 |
+| --- | --- |
+| 原子性 | undo log：失败时按 undo log 回滚 |
+| 持久性 | redo log：先写日志再改数据页（WAL），崩溃后按 redo log 恢复 |
+| 隔离性 | MVCC + 锁 |
+| 一致性 | 以上三者 + 约束共同保证 |
+
+另外还有 **binlog**（Server 层的逻辑日志），用于主从复制和按时间点恢复。redo log 和 binlog 通过“两阶段提交”保持一致。
+
+**隔离级别**（InnoDB 默认 **可重复读 RR**，PostgreSQL 默认读已提交）
+
+| 级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
+| --- | --- | --- | --- |
+| 读未提交 | 可能 | 可能 | 可能 |
+| 读已提交 RC | 不会 | 可能 | 可能 |
+| 可重复读 RR | 不会 | 不会 | 快照读不会；当前读靠间隙锁防止 |
+| 串行化 | 不会 | 不会 | 不会 |
+
+**MVCC**：每行有隐藏的事务 ID 和回滚指针，旧版本串在 undo log 里。普通 `SELECT` 是**快照读**，按 Read View 判断哪个版本可见；RC 每条语句生成新的 Read View，RR 在事务第一次读时生成、之后一直复用。
+
+**当前读和锁**：`SELECT ... FOR UPDATE`、`UPDATE`、`DELETE` 读的是最新版本并加锁。
+
+- **记录锁**：锁住索引上的一条记录。
+- **间隙锁**：锁住两条记录之间的“空隙”，防止别人往里插入，RR 下才有。
+- **临键锁（Next-Key Lock）**：记录锁 + 前面的间隙，是 RR 下的默认加锁单位。
+- **锁加在索引上**：条件列没有索引时，会扫描并锁住大量记录，效果接近锁表。
+
+**死锁**：两个事务互相等待对方持有的锁。InnoDB 会自动检测并回滚其中一个（错误码 1213），应用要捕获并重试。
+
+## 案例
+
+- 两个请求同时给同一个用户扣余额：用 `UPDATE accounts SET balance = balance - ? WHERE id = ? AND balance >= ?`，一条语句完成判断和扣减，靠行锁串行化。
+- 两个事务以相反顺序更新两行（A 先改 1 再改 2，B 先改 2 再改 1）就会死锁。解决：统一按 ID 顺序加锁。
+
+## 代码示例
+
+两个客户端窗口复现死锁：
+
+```sql
+CREATE TABLE accounts (id INT PRIMARY KEY, balance DECIMAL(12, 2) NOT NULL) ENGINE = InnoDB;
+INSERT INTO accounts VALUES (1, 100), (2, 100);
+
+-- 窗口 A
+BEGIN;
+UPDATE accounts SET balance = balance - 10 WHERE id = 1;
+-- 窗口 B
+BEGIN;
+UPDATE accounts SET balance = balance - 10 WHERE id = 2;
+-- 窗口 A（等待 B 释放 id=2）
+UPDATE accounts SET balance = balance + 10 WHERE id = 2;
+-- 窗口 B：ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction
+UPDATE accounts SET balance = balance + 10 WHERE id = 1;
+-- 查看最近一次死锁：SHOW ENGINE INNODB STATUS\G 的 LATEST DETECTED DEADLOCK 部分
+```
+
+应用层处理死锁（Python + PyMySQL，按 ID 排序加锁 + 遇到 1213 重试）：
+
+```python
+import time
+
+import pymysql
+
+
+def transfer(conn: pymysql.connections.Connection, src: int, dst: int, amount: int, retries: int = 3) -> None:
+    first, second = sorted((src, dst))  # 统一加锁顺序，从根源上减少死锁
+    for attempt in range(retries):
+        try:
+            with conn.cursor() as cur:
+                conn.begin()
+                cur.execute("SELECT id FROM accounts WHERE id IN (%s, %s) ORDER BY id FOR UPDATE", (first, second))
+                n = cur.execute("UPDATE accounts SET balance = balance - %s WHERE id = %s AND balance >= %s",
+                                (amount, src, amount))
+                if n == 0:
+                    raise ValueError("余额不足")
+                cur.execute("UPDATE accounts SET balance = balance + %s WHERE id = %s", (amount, dst))
+            conn.commit()
+            return
+        except pymysql.err.OperationalError as e:
+            conn.rollback()
+            if e.args[0] != 1213 or attempt == retries - 1:  # 1213 = 死锁
+                raise
+            time.sleep(0.05 * (attempt + 1))
+        except Exception:
+            conn.rollback()
+            raise
+```
+
+## 易错点
+
+- **以为 RR 能防止所有并发问题**：快照读看到的是旧数据，“先查余额再扣”在 RR 下仍然会超扣，要用当前读（`FOR UPDATE`）或条件更新。
+- **更新条件没有索引**：会锁住大量行，甚至阻塞全表写入。
+- **大事务**：一次更新几十万行，锁持有时间长、undo 膨胀、主从延迟。分批提交。
+- **死锁不重试**：死锁在高并发下无法完全避免，应用要能重试。
+- **把 MySQL 的结论直接套到 PostgreSQL**：两者默认隔离级别、MVCC 实现都不同（见 [PostgreSQL 的事务课程](../postgresql/02-index-tx-mvcc.md)）。
+
+## 面试常问
+
+见 [MySQL 面试题](interview.md)：redo log / undo log / binlog 的区别、RR 怎么解决幻读、间隙锁、死锁排查。