幻读是什么，幻读有什么问题

1. 引言

首先，我们通过下面的SQL语句建立一张表，并插入5行数据：

CREATE TABLE T(
    id int(11) not null,
    c int(11) default null,
    d int(11) default null,
    primary key (id),
    key c(c)
)ENGINE=InnoDB;

insert into t values(0,0,0),(5,5,5),(10,10,10),(15,15.15),(20,20,20),(25,25,25);
1
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9

接着，我们执行下面这条语句：

begin
select * from t where d=5 for update;
commit;
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3

for update 会为d=5的行加上一个锁，这个锁会在commit语句执行时被释放。

由于字段d上没有索引，所以会进行全表扫描。但是，在进行全表扫描的时候，不满足d=5的行会不会被加锁呢？

因为InnoDB的默认事务隔离级别是可重复读，所以下面的讨论都基于可重复读隔离级别。

2. 幻读是什么？

我们先来假设，仅仅只在d=5的行行加锁，而其他行不加锁的话，会怎么样？

假设有这样下面这样一个场景：

Session A的三次查询我们分别定义为Q1,Q2,Q3。因为都使用了for update，所以是当前读，且会对d=5的行进行加锁。我们来分析下三次查询的结果：

1. Q1只会返回id=5的行。
2. 由于在T2时刻，session B将id=0的d值修改成了5，因此Q2查询出来id=0和id=5这两行。
3. 由于在T4时刻，session C插入一行(1,1,5)，因此Q3查询出来id=0,id=1和id=5三行。

其中，Q3查询到id=1这种现象，我们称之为“幻读”。幻读是指一个事务在前后两次查询同一个范围的时候，后一次查询看到了前一次查询没有看到的行。

有几个需要注意的点：

1. 在可重复读隔离级别下，普通的查询时快照读，是不会看到其他事务插入的数据的。因此，幻读只会在“当前读”才会出现。
2. 在Q2中，session B修改了结果被session A的当前读看到，我们不称为时幻读。幻读专指“新插入的行”。

但是，上面的场景其实是存在问题的。

第一个问题是语义。 session A在T1时刻就执行了for update，也就是语义上会将所有d=5的行锁住，不准别的事务进行读写操作。但是实际上语义就被破坏了。

又如下面这个场景：

理论上session A会在T1时刻将所有d=5的行锁住。但是session B和sessionC在后来分别修改和插入了d=5的行，但是这两行并没有被锁住，所以就违背了语义。

第二个问题是数据一致性。 数据一致性包括数据库内部数据状态的一致性、数据和日志在逻辑上的一致性。

我们来看下面这个场景：

这个场景在T1时刻的session A中加入了update语句，会把锁了的d=5的行的值修改成100。数据库的执行如下：

1. 经过T1时刻，id=5这一行变成（5,5,100），当然这个结果会在T6时刻才提交
2. 经过T2时刻，id=0这一行变成(0,5,5)
3. 经过T4时刻，表里面多了一行(1,5,5)

我们再来看binlog里面的内容：

1. T2时刻，session B事务提交，写入了两条语句
2. T4时刻，session C事务提交，写入了两条语句
3. T6时刻，session A事务提交，写入了update t set d=100 where d=5这条语句

所以在binlog中，由于T6时刻session A执行了update t set d=100 where d=5这条语句，所以三行变成了(0,5,100),(1,5,100),(5,5,100)。我们就会发现binlog和数据库的不一致性。

因此仅仅只在d=5的行行加锁，而其他行不加锁的假设是不合理的。

如果是会在所有扫描过的行都加锁的话，我们再看下执行效果：

由于session A的Q1会将所有的行锁住，所以session B会被阻塞，直到session A提交事务才会继续执行，这样id=0的结果就会是(0,5,5)，保证了数据库和binlog的一致性。

但是对所有的行加锁， 并不能阻止session C中的幻读。因为在Q1语句进行加锁的时候，id=1这一行还不存在，所以没法进行加锁。

3. 如何解决幻读？

产生幻读的原因是因为行锁只能锁住行，但是新插入记录这个动作，是在行的间隙中的。因此，为了解决幻读，InnoDB引入了间隙锁（Gap Lock）。

在表t中，初始有6个记录，也就有7个间隙，如下图：

当执行for update的时候，不止对6个记录加入了行锁，还同时加了7个间隙锁，这就保证了无法插入新的记录。

我们之前学习过行锁，行锁是分为读锁和写锁的，这两种锁可能会存在冲突关系：

但是，间隙锁之间是不存在冲突关系的。例如下面这个场景：

session A和session B都执行了for update语句，都会加上间隙锁，但是它们具有共同的目标：保护这个间隙，不允许插入新值，因此它们之间是不会冲突的。

间隙锁和行锁合称next-key lock，每个next-key lock是前开后闭区间。next-key lock就是锁住满足条件的行和这些行前面的间隙。

间隙锁的引入解决了幻读问题，但是也存在一些问题。如下面这个问题：

我们来分析上面场景的执行流程：
我们假设id=9这一行起初是不存在的

1. session A执行for update语句，由于id=9不存在，因此加上间隙锁(5,10)
2. session B执行for update语句，同样加上间隙锁(5,10)
3. session B试图插入一行(9,9,9)，被session A的间隙锁挡住，进入等待
4. session A试图插入一行(9,9,9)，被session B的间隙锁挡住，进入等待

这样就出现了死锁的问题。只能让session A进行回滚了。

4. 总结

对于for update语句，它是一种悲观锁：

• 如果查询的是主键\索引列，则是行锁。
• 如果查询的是没有主键\索引的话，则是表锁。

对于for update加的是行锁还是表锁，可以看面试官问：select…for update会锁表还是锁行？

来源：自己整理的MySQL实战45讲笔记