1. 事务是什么？
事务：访问并可能更新数据库中数据的一个程序执行单元。
在进一步聊事务时有必要先了解下事务的存储引擎，数据库的存储引擎可以通过show engines来查询，这里只谈常用的两种：
MyISAM：不支持事务，只支持表锁，不支持行锁。
InnoDB（MySQL默认存储引擎）：支持事务，支持表锁和行锁，因此并发情况下性能较MyISAM性能要好。
可以发现InnoDB才支持事务，所以下面主要是基于InnoDB的事务来进一步了解事务中的ACID特性及其实现原理。
2. 事务的ACID特性
1）原子性（Atomicity)：事务中的操作要么全部执行，要么全部失败。一个事务中：张三给李四转账500元。张三的balance-500，李四的balance+500，这两个操作要么同时成功，要么同时失败回滚。
2）一致性（Consistency）：事务开始和结束，数据库的完整性约束没有被破坏。基于上面的例子：张三给李四转账，无论是否成功，两者的余额总和都是一致的。不能是张三转账扣了钱，而李四的余额却没有增加。
3）隔离性（Isolation）：事务内部的操作与其他事务时隔离的，并发执行的各个事务之间互相不影响。并发情况下数据库的读写操作各种问题，这个在下面会单独列一个小点来解释。
4）持久性（Durability）：事务完成后，对数据库的插入、更新、删除操作最终都会保存到磁盘上。一个事务更新A的余额为5000，那么这个事务完成后，这个结果就会持久化到磁盘中。
接着上面基于事务隔离性，并发情况下读写操作会遇到的问题：
1）写操作对写操作的影响：
事务的隔离性让多个事务之间写操作互不影响，InnoDB是通过锁机制来实现。比如事务A修改张三的余额balance=5000，事务B修改张三的余额balance=6000，此时事务A先执行，会给张三余额所在的行上锁，事务B想要对该行的数据做修改，只能等到事务A释放锁。
2）写操作对读操作的影响
（1）脏读：事务A读取了事务B中未提交的数据，事务B可能会因为某些原因回滚，此时读到的是脏数据。
（2）不可重复读：事务A先后两次读取同一个数据，两次读取的结果不一样，这种现象称之为不可重复读。
（3）幻读：事务A按照某个条件先后查询数据库（中间事务B插入一条记录），两次查询结果条数不一样，好像发生了幻觉，称为幻读。
对于并发下写操作对读操作的影响，MySQL有四种隔离级别来解决脏读、不可重复读、幻读的问题。
3. 事务的隔离级别
1）读未提交（read uncommitted）：可以读到其他事务未提交的数据。
2）读已提交（read committed）：只能读到其他事务已经提交的数据，未提交的事务对于本事务不可见。
3) 可重复读（repeatable read）：多次读取读到的数据一致。
4) 可串行化（serializable）：所有事务串行执行。
MySQL可以通过下面的语句查看事务的隔离级别，MySQL默认级别是repeatable read.
select @@global.tx_isolation; //全局隔离级别
select @@tx_isolation; //本次会话的隔离级别
设置全局的事务隔离属性：
set global transaction isolation level read committed; //设置事务的隔离级别
MySQL事务各个隔离级别在并发情况下可能出现脏读、不可重复读、幻读现象的关系表：
隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
读未提交 | 可能 | 可能 | 可能 |
读已提交 | 不可能 | 可能 | 可能 |
可重复读 | 不可能 | 不可能 | 可能 |
可串行化 | 不可能 | 不可能 | 不可能 |
4. 事务隔离级别的实现原理
MySQL中事务的隔离级别主要是靠MVCC（多版本并发控制）和锁实现的。
1) MVCC（Multi-Version Concurrency Control）
MySQL中的MVCC会在每一列中额外维护三个字段：
（1）DB_TRX_ID（6byte）：事务ID/事务版本号。每处理一个事务，其值自动加1。
（2）DB_ROLL_PTR(7byte): 回滚指针。指向写到rollback segment（回滚段）的一条undo log记录。
（3）DB_ROW_ID（6byte）：该值每插入新的一行就加1。
每一个新的事务开始，事务版本号都会加1，每一个事务的读只会找到小于或等于当前版本号的事务，当前事务会从undo log中找到对象A的历史快照数据，从而实现了非锁一致性读。
2) 锁的分类
（1）Exclusive Locks(排它锁/X锁)：阻止其他读写操作对上X锁数据加锁，但是对于不加锁的操作不会排斥。
（2）Shared Locks(共享锁/x-locks)：事务A对数据对象B加了S锁，其他事务只能对B加S锁，不能加X锁，直到事务A释放B上的S锁，其他事务才能对B加X锁，保证加了S锁的数据其他事务可以读，但是不可以修改。
（3）Record Locks(行锁)：加在索引行上。通过select * from stu where id = 1 for update可以给id=1的索引行加行锁。
（4）Gap Locks(间隙锁)：锁住两个索引行之间的区域。通过select * from stu where id > 1 and id < 10 for update可以在id为（1，10）的索引区间上加gap锁。
（5）Next-Key Locks(间隙锁)：通过行锁和gap锁形成的闭区间锁。通过select * from stu where id >= 1 and id =< 10 for update可以给id为[1，10]之间的索引区间加next-key lock锁.
通常SQL的DML操作（insert、update、delete）都是会加排他锁的，普通的查询是不会加锁的，除非显式加锁：
select ... for update; //加排它锁
select ... lock in share mode; //加共享锁
5. Innodb中与持久性、一致性相关的日志：
1）Bin Log:是mysql服务层的日志，用于数据恢复、数据库复制，MySQL的主从复制（读写分离）slave同步master的binlog实现的。
2）Redo Log:记录了数据操作在物理层面的修改，mysql中使用了大量缓存，修改操作时会直接修改内存，而不是直接写入磁盘，事务进行中时会不断的产生redo log，在事务提交时再通过flush操作保存到磁盘中。当数据库宕机重启，会根据redo log进行数据的恢复，如果redo log中有事务提交，则进行事务提交修改数据。
3）Undo Log: 当修改数据时除了会记录redo log外，同时会将数据快照版本记录在undo log中，undo log用于数据的撤回操作，通过undo log可以实现事务回滚，并且可以根据undo log回推到某个事务版本的数据，MySQL MVCC正是根据undo log来实现非阻塞读。
