MVCC

事務(wù)四個(gè)典型特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、持久性（Durability）

• 原子性：事務(wù)作為一個(gè)整體被執(zhí)行，包含在其中的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作要么全部都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行。
• 一致性：指在事務(wù)開(kāi)始之前和事務(wù)結(jié)束以后，數(shù)據(jù)不會(huì)被破壞，假如A賬戶給B賬戶轉(zhuǎn)10塊錢(qián)，不管成功與否，A和B的總金額是不變的。
• 隔離性：多個(gè)事務(wù)并發(fā)訪問(wèn)時(shí)，事務(wù)之間是相互隔離的，一個(gè)事務(wù)不應(yīng)該被其他事務(wù)干擾，多個(gè)并發(fā)事務(wù)之間要相互隔離。。
• 持久性：表示事務(wù)完成提交后，該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的操作更改，將持久地保存在數(shù)據(jù)庫(kù)之中

在JAVA中，MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并發(fā)控制）是一個(gè)并發(fā)控制的方法，它允許讀和寫(xiě)操作無(wú)鎖地并發(fā)執(zhí)行。這種方法在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）中特別常見(jiàn)，用于解決讀寫(xiě)沖突問(wèn)題，從而提高并發(fā)性能。

在MVCC中，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可以有多個(gè)版本，每個(gè)版本都與一個(gè)特定的事務(wù)相關(guān)聯(lián)。當(dāng)事務(wù)嘗試讀取數(shù)據(jù)時(shí)，它看到的是數(shù)據(jù)的一個(gè)一致性快照，即在該事務(wù)開(kāi)始時(shí)的數(shù)據(jù)版本。這樣，即使其他事務(wù)正在修改數(shù)據(jù)，讀取事務(wù)也不會(huì)受到干擾。

當(dāng)事務(wù)嘗試寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)據(jù)版本，而不是直接修改原始數(shù)據(jù)。這樣，其他事務(wù)仍然可以讀取舊版本的數(shù)據(jù)，而不會(huì)被寫(xiě)操作阻塞。

通過(guò)這種方式，MVCC可以顯著提高并發(fā)性能，因?yàn)樗苊饬俗x寫(xiě)操作之間的直接沖突。然而，它也可能增加存儲(chǔ)和管理的復(fù)雜性，因?yàn)樾枰S護(hù)數(shù)據(jù)的多個(gè)版本。

需要注意的是，雖然JAVA本身不直接提供MVCC機(jī)制，但JAVA開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)使用支持MVCC的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品或庫(kù)來(lái)利用這種并發(fā)控制方法。

也就是說(shuō)，其實(shí) MVCC 他并不是一個(gè)實(shí)際的技術(shù)，而是屬于一種方法。

那么 MVCC 解決了哪些問(wèn)題呢？這也是面試?yán)锩娴母哳l考點(diǎn)

MVCC 解決了哪些問(wèn)題呢？

MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并發(fā)控制）主要解決了在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中并發(fā)訪問(wèn)時(shí)可能出現(xiàn)的讀寫(xiě)沖突問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，MVCC通過(guò)為數(shù)據(jù)項(xiàng)保留多個(gè)版本來(lái)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

1.無(wú)鎖讀操作：在MVCC中，讀操作不需要獲取鎖，因?yàn)樗鼈兛梢宰x取數(shù)據(jù)的一個(gè)一致的快照（即某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)版本）。這意味著讀操作不會(huì)受到寫(xiě)操作的阻塞，從而提高了并發(fā)性能。

2.寫(xiě)操作的隔離性：寫(xiě)操作會(huì)創(chuàng)建數(shù)據(jù)的新版本，而不是直接修改原始數(shù)據(jù)。這樣，其他事務(wù)在寫(xiě)操作進(jìn)行時(shí)仍然可以讀取舊版本的數(shù)據(jù)，保證了事務(wù)的隔離性。每個(gè)事務(wù)都仿佛是在一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)快照上運(yùn)行，彼此互不影響。

3.減少鎖爭(zhēng)用：由于讀寫(xiě)操作可以并發(fā)執(zhí)行，MVCC減少了鎖爭(zhēng)用的可能性。在傳統(tǒng)的鎖機(jī)制中，讀和寫(xiě)操作可能會(huì)相互阻塞，導(dǎo)致性能下降。而MVCC通過(guò)避免直接鎖沖突，提高了系統(tǒng)的吞吐量和響應(yīng)速度。

4.一致性和可重復(fù)讀：通過(guò)讀取特定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)版本，MVCC可以確保事務(wù)看到一致的數(shù)據(jù)視圖，即使其他事務(wù)在此期間進(jìn)行了修改。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)事務(wù)的一致性（C）和隔離性（I）至關(guān)重要。

需要注意的是，雖然MVCC提供了很多優(yōu)勢(shì)，但它也增加了數(shù)據(jù)管理的復(fù)雜性。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需要維護(hù)多個(gè)數(shù)據(jù)版本，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候清理這些版本以釋放存儲(chǔ)空間。此外，MVCC的實(shí)現(xiàn)也可能增加一些額外的開(kāi)銷(xiāo)，如內(nèi)存使用和垃圾回收等。

總的來(lái)說(shuō)，MVCC通過(guò)多版本的方式解決了并發(fā)訪問(wèn)時(shí)的讀寫(xiě)沖突問(wèn)題，提高了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的并發(fā)性能和事務(wù)的隔離性。

既然我們都已經(jīng)知道了 MVCC 是用來(lái)處理讀寫(xiě)沖突問(wèn)題的，那么他的實(shí)現(xiàn)原理是什么呢？

MVCC 實(shí)現(xiàn)原理是什么？

MVCC（Multi-Version Concurrency Control，多版本并發(fā)控制）的實(shí)現(xiàn)原理主要是為數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)維護(hù)多個(gè)版本，從而使得讀和寫(xiě)操作可以并發(fā)執(zhí)行，互不干擾。以下是MVCC實(shí)現(xiàn)原理的關(guān)鍵點(diǎn)：

1.事務(wù)標(biāo)識(shí)：每個(gè)事務(wù)被分配一個(gè)唯一的事務(wù)標(biāo)識(shí)（Transaction ID）。這個(gè)標(biāo)識(shí)可以是遞增的數(shù)字或其他唯一標(biāo)識(shí)符，用于區(qū)分不同的事務(wù)。

2.數(shù)據(jù)版本：數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)記錄都會(huì)包含多個(gè)版本。每個(gè)版本都有一個(gè)時(shí)間戳或者事務(wù)標(biāo)識(shí)，用于標(biāo)識(shí)該版本的有效期。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)被修改時(shí)，系統(tǒng)會(huì)保留修改前的數(shù)據(jù)版本，并創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)據(jù)版本。這樣，數(shù)據(jù)庫(kù)中就形成了一個(gè)版本鏈，其中每個(gè)版本都記錄了數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)。

3.讀操作：當(dāng)一個(gè)事務(wù)執(zhí)行讀操作時(shí)，它會(huì)根據(jù)事務(wù)開(kāi)始時(shí)的狀態(tài)來(lái)選擇一個(gè)可見(jiàn)的數(shù)據(jù)版本。具體來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)讀操作開(kāi)始時(shí)的事務(wù)標(biāo)識(shí)或時(shí)間戳，在版本鏈中找到一個(gè)與該事務(wù)兼容的最新版本。這個(gè)版本必須是在事務(wù)開(kāi)始之前已經(jīng)提交或由該事務(wù)自身創(chuàng)建的。

4.寫(xiě)操作：當(dāng)一個(gè)事務(wù)執(zhí)行寫(xiě)操作時(shí)（如更新或刪除），它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)據(jù)版本，并將事務(wù)標(biāo)識(shí)或時(shí)間戳與該版本關(guān)聯(lián)。這個(gè)新版本的數(shù)據(jù)僅對(duì)當(dāng)前事務(wù)可見(jiàn)，對(duì)其他并發(fā)事務(wù)是不可見(jiàn)的。直到當(dāng)前事務(wù)提交后，其他事務(wù)才能看到這個(gè)新版本的數(shù)據(jù)。

5.并發(fā)控制：MVCC通過(guò)在讀操作和寫(xiě)操作中使用事務(wù)標(biāo)識(shí)或時(shí)間戳來(lái)判斷數(shù)據(jù)的可見(jiàn)性和一致性。由于每個(gè)事務(wù)都看到的是數(shù)據(jù)的一個(gè)一致的快照版本，因此讀操作不會(huì)阻塞寫(xiě)操作，寫(xiě)操作也不會(huì)阻塞讀操作。這允許多個(gè)事務(wù)在數(shù)據(jù)庫(kù)上并發(fā)執(zhí)行，而不會(huì)互相干擾。

6.Undo日志：在實(shí)現(xiàn)MVCC時(shí)，通常會(huì)使用Undo日志來(lái)存儲(chǔ)舊版本的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)被修改時(shí)，原始數(shù)據(jù)會(huì)被存儲(chǔ)在Undo日志中，以便在需要時(shí)能夠回滾到之前的狀態(tài)或構(gòu)造出數(shù)據(jù)的早期版本。

綜上所述，MVCC通過(guò)維護(hù)數(shù)據(jù)的多個(gè)版本和使用事務(wù)標(biāo)識(shí)或時(shí)間戳來(lái)控制數(shù)據(jù)的可見(jiàn)性和一致性，從而實(shí)現(xiàn)了高并發(fā)性和事務(wù)隔離性。這使得多個(gè)事務(wù)可以在不完全鎖定數(shù)據(jù)庫(kù)資源的情況下并發(fā)執(zhí)行，提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的吞吐量和用戶的響應(yīng)速度。