MVCC、幻读、间隙锁与临键锁（三）

MVCC 解决了数据库高并发场景下的两大核心问题：

MVCC的核心理念是：通过创建数据快照，让读操作和写操作互不阻塞。读操作访问事务开始时的快照版本，写操作则创建新版本。这使得在 REPEATABLE READ 隔离级别下，读操作无需加锁，极大地提升了数据库的并发处理能力。

MVCC的实现依赖于三个核心要素：

隐式字段：
- DB_TRX_ID：一个6字节的字段，表示最后一个对本行数据做修改的事务ID。
- DB_ROLL_PTR：一个7字节的字段，指向回滚段中的Undo Log记录，也就是指向该行数据的上一个历史版本。
- DB_ROW_ID：一个6字节的隐藏自增ID，如果表没有主键，InnoDB会基于此生成聚簇索引。
Undo Log：
- 当事务修改数据时，会将数据的旧版本拷贝到Undo Log中。
- 这个Undo Log通过DB_ROLL_PTR指针形成一个数据版本链。如上图所示，最新的数据V2指向旧版本V1。读请求根据规则遍历这个链，找到适合自己的数据版本。
Read View：
- 这是事务进行快照读操作时产生的读视图。在事务执行快照读的那一刻，会生成数据库系统当前的一个快照。
- Read View主要用于做可见性判断，即决定当前事务能看到哪个版本的数据。
- 它主要包含：
  - m_ids：生成Read View时，系统中活跃的（未提交的）事务ID列表。
  - min_trx_id：活跃事务列表中的最小事务ID。
  - max_trx_id：生成Read View时，系统应该分配给下一个事务的ID。
  - creator_trx_id：创建该Read View的事务ID。

可见性判断规则：
沿着数据版本链，从最新版本开始检查，如果数据行的DB_TRX_ID：

如果不可见，就顺着DB_ROLL_PTR指针找到上一个版本，重复上述判断，直到找到可见的数据版本。

这是一个非常容易混淆的问题。结论是：

在MySQL的InnoDB引擎的 REPEATABLE READ 隔离级别下，通过 MVCC + Next-Key Lock 的机制，已经解决了幻读问题。

什么是幻读？
一个事务在重新执行同一个查询时，返回了更多的行或者发现了之前不存在的行（由于其他事务的插入或删除操作）。

如何解决的？

对于快照读：普通的 SELECT ... 语句使用MVCC。因为事务始终读取的是它开始时的快照，所以其他事务的插入/删除操作对该事务是不可见的，从而防止了幻读。
对于当前读：像 SELECT ... FOR UPDATE / SELECT ... LOCK IN SHARE MODE / UPDATE / DELETE 这类操作，它们读取的是数据的最新版本，并且需要加锁。这时，MVCC无法防止幻读。InnoDB通过引入 Next-Key Lock 来给扫描到的索引范围加锁，阻止其他事务在锁定范围内插入新数据，从而解决了当前读下的幻读问题。

所以，标准的MySQL InnoDB在 REPEATABLE READ 级别下，已经可以完全防止幻读。

它们共同解决了 "当前读" 场景下的幻读问题。

解决的问题：防止在某个索引记录的间隙中插入新数据，从而解决幻读。
锁定的目标：锁定一个索引记录之间的开区间。例如，表中存在id为1和5的记录，那么间隙锁可能锁定区间 (1, 5)。
原理：当一个事务执行 SELECT * FROM table WHERE id BETWEEN 1 AND 10 FOR UPDATE 时，InnoDB不仅会锁住id=1和10的记录（如果存在），还会锁住(1,10)这个区间内的所有"间隙"。这阻止了任何其他事务在(1,10)的范围内插入新的id值，比如插入id=3或id=7，从而防止了幻读。

本质：临键锁是记录锁和间隙锁的结合。
锁定的目标：它会锁定索引记录本身以及该记录之前的间隙。
- 例如，如果数据库中有索引记录10, 11, 13。
- 那么临键锁可能锁定的区间是：(-∞, 10], (10, 11], (11, 13], (13, +∞]。
原理：当执行 SELECT * FROM table WHERE id > 10 FOR UPDATE 时，InnoDB会从找到的第一个大于10的记录（比如11）开始，对其加临键锁（锁住(10, 11]），然后继续向后加锁，直到最后一个记录，最后还会对最后一个记录之后的间隙（比如(13, +∞)）加一个间隙锁。这样，任何想在锁定范围内插入新数据的操作都会被阻塞。

机制	核心解决问题	原理
MVCC	快照读的读写阻塞与不可重复读	通过Undo Log版本链和Read View实现多版本数据快照，读操作无需加锁。
间隙锁	当前读的幻读（防止插入）	锁定索引记录之间的空隙，阻止其他事务在范围内插入新数据。
临键锁	当前读的幻读（防止插入和修改）	记录锁 + 间隙锁，锁定记录本身及之前的间隙，是InnoDB默认的行锁算法。