我们都知道，事务具有 ACID 四个特性——原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。但你知道 MySQL 是通过什么技术手段来实现的吗？
ACID 简介
先来简单回顾一下 ACID 的定义：
原子性：事务作为一个整体被执行，包含在其中的对数据库的操作要么全部被执行，要么都不执行。
一致性：事务开始前和事务结束后，数据库的完整性没有被破坏。即写入的数据必须完全符合所有的预设约束、触发器、级联回滚等。
隔离性：多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行。
持久性：已被提交的事务对数据库的修改应该永久保存在数据库中。即使系统挂了，数据也不会丢。
我们按照：持久性 -> 原子性 -> 隔离性 -> 一致性 的顺序来讨论。 PS：本文基于 InnoDB
持久性
我们知道程序修改数据的时候，是先将数据从磁盘加载到内存，然后修改完再由内存写回磁盘。持久化其实就是将内存里的数据写入磁盘。因此，持久性的关键就在于如何保证数据可以由内存顺利写入磁盘。
我们有以下几个方案：
方案一：
- 加载数据到内存
- 修改内存
- 然后写回磁盘
- 提交事务
方案二：
- 加载数据到内存
- 修改内存
- 提交事务
- 后台写回磁盘
第一种方案，靠谱是靠谱，但频繁 I/O 性能太低，会严重拖累 MySQL 的吞吐量。
第二种方案虽然性能上来了，但如果在第四步时宕机了，而系统认为事务已提交，这时候就会丢失数据了。
那怎么办呢？MySQL 给出的方案是 WAL（Write Ahead Log）机制。WAL 翻译过来就是先写日志的意思。这个日志就是 redo log。具体做法是：
- 加载数据到内存
- 修改内存
- 写入 redo log
- 提交事务
- 后台写回磁盘
如果第五步时系统宕机，也可以通过 redo log 来恢复。
你可能有疑问：写入 redo log 不也有磁盘 I/O 吗？这不是脱了那啥再那啥，多此一举吗？写 redo log 和写表的区别就在于随机写和顺序写。MySQL 的表数据是随机存储在磁盘中的，而 redo log 是一块固定大小的连续空间。而磁盘顺序写入要比随机写入快几个数量级。
因此，这种方案即保证了数据的安全，性能上也能够接受。
原子性
假如一个事务做了如下操作：
- 插入一条数据 insert into user values('1','小刘','18')
- 更新一条数据 update user set name = '小水' where id = 2
- 删除一条数据 delete from user where id = 3
根据原子性的规定，这三个操作要么都成功，要么都失败。那么问题就来了，如何保证 3 失败的情况下，让 1，2 也回退呢？
答案就是 undo log。
每个事务操作（增删改）都会记录一条与之对应的 undo log：
- insert 记录插入的主键，回滚则根据该主键删除记录
- update 记录记录主键和被修改列的当前值，回滚则根据主键和之前的值覆盖
- delete 为记录添加删除标志，即 MySQL 内部的逻辑删除，回滚根据主键恢复
隔离性
数据库事务有四种隔离级别，不同的级别可能会出现各种各样的问题（脏读、幻读、不可重复读），关系如下：
隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
|---|---|---|---|
读未提交（Read uncommitted） | 可能 | 可能 | 可能 |
读已提交（Read committed） | 不可能 | 可能 | 可能 |
可重复读（Repeatable read） | 不可能 | 不可能 | 可能 |
可串行化（Serializable） | 不可能 | 不可能 | 不可能 |
MySQL 中 RR 级别已经解决了幻读问题。
并发的情况才需要隔离，而并发有三种组合：
- 读读
- 读写
- 写写
「读读」的情况，不需要隔离；「读写」通过 MVCC 隔离；「写写」只能通过锁来隔离。
MVCC（Multi Version Concurrency Control，多版本并发控制）作用于 RC 和 RR 级别。可以为事务中的读操作创建一个快照（Readview），从而来避免被其他事务干扰。
RC 级别下，一个事务中的每次（同参数）读都会创建一个 Readview。 RR 级别下，一个事务中只在第一次读时创建 Readview，后面再次读，仍然读取该 Readview。
「写写」的情况通过三种锁来实现隔离：Record Lock、Gap Lock 和 Next Key Lock（前两者的组合）。
Record Lock 锁住一条数据，从而使其他事务无法修改和删除；Gap Lock 锁住一个范围，从而使其他事务不能在该区间插入数据；Next Key Lock 锁住具体数据和区间，从而使其他事务无法更新、删除和在该区间插入数据。
MVCC 锁 使得 MySQL 在 RR 级别避免了幻读问题。
一致性
很多人聊到一致性，很喜欢拿转账的业务举例，但这明显是原子性的范畴——A 账户扣钱，B 账户加钱，两个 Update 操作，要么都成功，要么都失败。
一致性更侧重是，数据的完整性：主外键约束、唯一索引、列完整等。MySQL 中保证一致性主要靠 CR（Crash Recovery）和 DWB（Doublewrite Buffer）来保证的。
这两个特性比较复杂，一篇文章根本讲不完，如果你感兴趣可以去看官方文档，或者留言告诉我，我来安排。
最后
一致性是一个比较特殊的存在，它和原子性、隔离性有一层「你中有我，我中有你」的暧昧关系。比如转账的业务场景，如果说它属于一致性的范畴，也能够说得通，可以叫「用户自定义一致性」；另外，隔离性使得事务之间互不影响的最终效果也是保证了数据的一致。
- 完
