MVCC机制和间隙锁

MVCC机制：多版本并发控制，通过保留数据的多个版本来提高并发性能。隔离级别：可重复读

核心实现原理：

• 隐藏字段：给每行数据加了2个隐藏字段【最后一次修改该行的事务id和指向改行历史版本的回滚指针】
• undo log（回滚日志）：记录了修改之前的数据内容【注意与RedoLog区别，一个是记录修改前，一个是记录修改后。回滚和持久化】
• Read View（读视图）：ReadView是MVCC中用于定义事务可见性的机制。每个事务在开始时会生成一个ReadView，ReadView决定了哪些版本的数据对该事务可见。ReadView包含以下关键信息：
• m_ids：当前活跃（未提交）的事务ID集合。
• min_trx_id：活跃事务中的最小事务ID。
• max_trx_id：下一个将要分配的事务ID。
• creator_trx_id：创建该ReadView的事务ID。

通过ReadView，事务可以判断某行数据的版本是否可见：

• 如果数据版本的事务ID小于min_trx_id，则该版本对当前事务可见。
• 如果数据版本的事务ID在m_ids中，则该版本对当前事务不可见。
• 如果数据版本的事务ID大于max_trx_id，则该版本对当前事务不可见。

在Repeatable Read隔离级别下，MVCC可以避免快照读中的幻读问题。然而，如果事务中存在当前读操作（如SELECT ... FOR UPDATE），仅靠MVCC是不够的，还需要锁机制来防止其他事务插入新数据。

(1) 间隙锁（Gap Lock）

间隙锁锁定的是索引记录之间的“间隙”，防止其他事务在范围内插入新数据。例如，表中现有记录的age值为[10, 20, 30]，执行SELECT * FROM users WHERE age > 20 FOR UPDATE时，InnoDB会锁定(20, +∞)的区间。

(2) 临键锁（Next-Key Lock）

临键锁是**记录锁（Record Lock） + 间隙锁（Gap Lock）**的组合，锁定索引记录及其之前的间隙。例如，索引值为20的记录，临键锁会锁定区间(-∞, 20]。

SELECT * FROM Users WHERE age < 20 FOR UPDATE;

• 记录锁：锁定age = 10的记录。【有记录为10的行】
• 间隙锁：锁定age = 10和age = 20之间的间隙。
• 临键锁：锁定(-∞, 20)范围内的所有记录和间隙。

3. 如何解决幻读

当执行范围查询并请求共享或排他锁时（如SELECT ... FOR UPDATE），InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引项加锁，同时也会对键值在条件范围内但并不存在的记录（即间隙）加锁。这样，其他事务就无法在这个范围内插入新的数据，从而避免了幻读问题。

例如：

1. 事务A执行：SELECT * FROM users WHERE age > 20 FOR UPDATE，InnoDB会通过临键锁锁定age > 20的范围。
2. 事务B尝试插入：INSERT INTO users (age) VALUES (25)，该操作会被阻塞，直到事务A提交或回滚。
3. 因此，事务A的两次查询结果一致，避免了幻读。

4. 注意事项

• 仅对当前读有效：MVCC的快照读可以避免幻读，但若事务中混合快照读和当前读，仍需显式加锁。
• 索引依赖：间隙锁和临键锁依赖于索引。若查询未使用索引，InnoDB会退化为表锁，严重影响性能。
• 隔离级别限制：在Read Committed隔离级别下，间隙锁会被禁用，无法完全避免幻读。

总结

InnoDB通过MVCC的快照读和临键锁的当前读双重机制，在Repeatable Read隔离级别下解决了幻读问题：

• MVCC：保证快照读的一致性视图。
• 临键锁：通过锁定索引范围，阻止其他事务插入新数据。

理解这些机制有助于在实际开发中合理设计事务和查询逻辑，确保数据一致性并提升并发性能。