数据库的 MVCC 是什么？如何实现？

本文作者：程序员小白条

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引用：MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制）是现代数据库系统中实现高并发访问的关键技术。它通过在数据行级别维护多个版本，使得读写操作能够在不相互阻塞的情况下并发执行，从而显著提升数据库系统的吞吐量和性能。

解析答案

为什么需要 MVCC？

在传统的基于锁的并发控制机制中，读写操作之间往往存在严重的竞争关系：

写阻塞读：写操作需要获取排他锁，阻塞其他读写操作
读阻塞写：长时间的读操作会阻止写操作获取锁
死锁风险：多个事务相互等待对方释放锁资源

MVCC 通过数据版本化解决了这些问题，实现了：

非阻塞读取：读操作不会被写操作阻塞
写操作优化：写操作只需创建新版本，不影响正在进行的读操作
一致性视图：每个事务看到的是一致的数据库快照

InnoDB 的 MVCC 实现机制

MVCC 的实现方式是通过为每个事务创建一个可见性版本（ Version ），而不是直接对数据进行加锁。每个版本都有一个时间戳，用于表示该版本的创建时间。当一个事务开始时，它会获得一个时间戳，并且只能看到在该时间戳之前已经提交的版本。当一个事务对数据进行修改时，会创建一个新的版本，并将该版本的时间戳设为当前时间戳。

主要依赖于：三大法宝（隐藏字段、Read View、undo log ）。

通过数据可见性算法（ DB_TRX_ID 事务 ID）和 Read View （快照) 来判断数据的可见性，如果不可见，通过数据行的另一个隐藏字段 DB_ROLL_PRT（回滚指针）找到 undo log 中的历史版本。

读操作分类与实现

快照读（Snapshot Read）

操作类型：普通SELECT语句
实现原理：基于第一次SELECT时创建的Read View
隔离级别支持：
- READ COMMITTED：每次SELECT创建新Read View
- REPEATABLE READ：使用第一次SELECT的Read View

当前读（Current Read）

操作类型：SELECT ... FOR UPDATE、SELECT ... LOCK IN SHARE MODE、INSERT、UPDATE、DELETE
实现原理：读取最新已提交数据并加锁
锁机制：
- 记录锁（Record Locks）
- 间隙锁（Gap Locks）
- 临键锁（Next-Key Locks）

快照读读到的是第一次查询之前所插入的数据，而当前读，每次读取的是最新数据，如果多次查询有其他事务插入，就会产生幻读的效果，因此当前读必须使用临键锁( Next-key lock )，防止幻读。

实战演示与验证

测试环境搭建

CREATE TABLE account (
    id INT PRIMARY KEY,
    balance DECIMAL(10, 2),
    name VARCHAR(50)
) ENGINE=InnoDB;

INSERT INTO account VALUES (1, 1000.00, '程序员小白条');

并发事务测试场景

-- 事务1：查询账户余额
START TRANSACTION;
SELECT balance FROM account WHERE id = 1;  -- 返回1000.00

-- 事务2：修改账户余额
START TRANSACTION;
UPDATE account SET balance = 1500.00 WHERE id = 1;
COMMIT;

-- 事务1再次查询（REPEATABLE READ隔离级别）
SELECT balance FROM account WHERE id = 1;  -- 仍然返回1000.00
COMMIT;