多版本并发控制

多版本并发控制（MVCC）是 MySQL 的 InnoDB 存储引擎实现隔离级别的一种具体方式，用于实现提交读和可重复读这两种隔离级别。而未提交读隔离级别总是读取最新的数据行，要求很低，无需使用 MVCC。可串行化隔离级别需要对所有读取的行都加锁，单纯使用 MVCC 无法实现。

基本思想

在封锁一节中提到，加锁能解决多个事务同时执行时出现的并发一致性问题。在实际场景中读操作往往多于写操作，因此又引入了读写锁来避免不必要的加锁操作，例如读和读没有互斥关系。读写锁中读和写操作仍然是互斥的，而 MVCC 利用了多版本的思想，写操作更新最新的版本快照，而读操作去读旧版本快照，没有互斥关系，这一点和 CopyOnWrite 类似。

在 MVCC 中事务的修改操作（DELETE、INSERT、UPDATE）会为数据新增一个版本快照。

脏读和不可重复读最根本的原因是读取到其他事务未提交的修改。在事务进行读取操作时，为了解决脏读和不可重复读问题，MVCC 规定只能读取已经提交的快照。当然一个事务可以读取自身未提交的快照，这不算脏读。

版本号

系统版本号 SYS_ID：是一个递增的数字，每开始一个新的事务，系统版本号就会自动递增。
事务版本号 TRX_ID：事务开始时的系统版本号。

Undo 日志

MVCC 的多版本指额是多个版本的快照，快照存储在 Undo 日志中，该日志通过回滚指针 ROLL_PTR 把一个数据行的所有快照连接起来。
例如在 MySQL 创建一个表 t，包含主键 id 和一个字段 x。我们先插入一个数据行，然后对该数据行执行两次更新操作。

INSERT INTO t(id, x) VALUES(1, “a”);
UPDATE t SET x=“b” WHERE id=1;
UPDATE t SET x=“c” WHERE id=1;

因为没有使用 START TRANSACTION 将上面的操作当成一个事务来执行，根据 MySQL 的 AUTOCOMMIT 机制，每个操作都会被当成一个事务来执行，所以上面的操作总共涉及到三个事务。快照中除了记录事务版本号 TRX_ID 和操作外，还记录了一个 bit 的 DEL 字段，用于标记是否被删除。多版本并发控制
INSERT、UPDATE、DELETE 操作会创建一个日志，并将事务版本号 TRX_ID 写入。DELETE 可以看成是一个特殊的 UPDATE，还会额外将 DEL 字段设置为 1。

ReadView

MVCC 维护了一个 ReadView 结构，主要包含了当前系统未提交的事务列表 TRX_IDs {TRX_ID_1，TRX_ID_2，…}，还有该列表的最小值 TRX_ID_MIN 和最大值 TRX_ID_MAX。
多版本并发控制
在进行 SELECT 操作时，根据数据行快照的 TRX_ID 与 TRX_ID_MIN 和 TRX_ID_MAX 之间的关系，从而判断数据行快照是否可以使用：

TRX_ID < TRX_ID_MIN，表示该数据行快照时在当前所以未提交事务之前进行更改的，因此可以使用。
TRX_ID > TRX_ID_MAX，表示该数据行快照是在事务启动之后被更改的，因此不可使用。
TRX_ID_MIN <= TRX_ID <= TRX_ID_MAX，需要根据隔离级别再进行判断：
（1）提交读：如果 TRX_ID 在 TRX_IDs 中，表示该数据行快照对应的事务还未提交，则该快照不可使用。否则表示已经提交，可以使用。
（2）可重复读：都不可以使用。因为如果可以使用的话，那么其他事务也可以读到这个数据行并进行修改，那么当前事务再去读这个数据行得到的值就会发生改变，也就是出现了不可重复读问题。

在数据行快照不可使用的情况下，需要沿着 Undo Log 的回滚指针 ROLL_PTR 找到下一个快照，再进行上面的判断。

快照读与当前读

快照读
MVCC 的 SELECT 操作都是快照中的数据，不需要进行加锁操作。

SELECT * FROM table …;

当前读
MVCC 其它对数据库进行的操作（INSERT、UPDATE、DELETE）需要进行加锁操作，从而读取最新的数据。可以看到 MVCC 并不是完全不用加锁，而只是避免了 SELECT 的加锁操作。

INSERT;
UPDATE;
DELETE;

在进行 SELECT 操作时，可以强制指定进行加锁操作。一下第一个语句需要加 S 锁，第二个需要加 X 锁。

SELECT * FROM table WHERE ? lock in share mode;
SELECT * FROM table WHERE ? for update;

Next-Key Locks

数据库使用锁是为了支持更好的并发，提供数据的完整性和一致性。InnoDB 是一个支持行锁的存储引擎，锁的类型有：共享锁（S）、排他锁（X）、意向共享锁（IS）、意向排他锁（IX）。为了提供更好的并发，InnoDB 提供了非锁定读：不需要等待访问行上的锁释放，读取行的一个快照。该方法是通过 InnoDB 的一个特性：MVCC 来实现的。

InnoDB 有三种行锁的算法：

Record Lock：单个行记录上的锁。
Gap Lock：间隙锁，锁定一个范围，但不包括记录本身。间隙锁的目的，是为了防止同一事务的两次当前读，出现幻读的情况。
Next-Key Locks：1 + 2，锁定一个范围，并且锁定记录本身。对于行的查询，都是采用该方法，主要目的是解决幻读的问题。

Next-Key Locks 是 MySQL 的 InnoDB 存储引擎的一种锁实现。
MVCC 不能解决幻影读问题，Next-Key Locks 就是为了解决这个问题存在的，在可重复读隔离级别下，使用 MVCC + Next-Key Locks 可以解决幻读问题。

Record Lock

锁定一个记录上的索引，而不是记录本身。
如果表没有设置索引，InnoDB 会自动在主键上创建隐藏的聚簇索引，因此 Record Lock 依然可以使用。

Gap Lock

锁定索引之间的间隙，但是不包含索引本身。例如当一个事务执行以下语句，其它事务就不能在 t.c 中插入 15。

SELECT c FROM t WHERE c BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE;

Next-Key Locks

它是 Record Lock 和 Gap Lock 的结合，不仅锁定一个记录上的索引，也锁定索引之间的记录。它锁定一个前开后闭区间，例如