SQL 如何避免幻读(Phantom Read)在不同隔离级别下的表现

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幻读是指事务中两次相同范围查询结果行数不一致,由其他事务插入/删除导致;在READ UNCOMMITTED、READ COMMITTED下必然发生,REPEATABLE READ在mysql中通过间隙锁避免但postgresql中仍可能发生,仅SERIALIZABLE能严格防止。

SQL 如何避免幻读(Phantom Read)在不同隔离级别下的表现

什么是幻读,以及它在哪些隔离级别下会发生

幻读是指事务中两次执行相同的范围查询(比如 select * FROM orders WHERE status = 'pending'),第二次查到了第一次没看到的新插入(或删除)的行。它和不可重复读的区别在于:不可重复读是“同一行被改了”,幻读是“多出了(或少了)行”。

在 SQL 标准定义中:

  • READ UNCOMMITTEDREAD COMMITTED 都不防止幻读(后者甚至不防止不可重复读)
  • REPEATABLE READ 在 MySQL(InnoDB)中通过间隙锁(Gap Lock)实际阻止了幻读,但 PostgreSQL 的 REPEATABLE READ 仍可能有幻读(因为用的是 MVCC 快照,不加间隙锁)
  • 只有 SERIALIZABLE 级别在所有主流数据库中都严格防止幻读,但代价是性能下降、锁冲突上升

MySQL InnoDB 下如何确认幻读已被避免

MySQL 默认是 REPEATABLE READ,但它靠的是“当前读 + 间隙锁”组合,不是纯 MVCC。这意味着:

  • 普通 SELECT(快照读)不会加锁,也不阻止其他事务插入新行 → 可能看到幻影行
  • 但带锁的读(如 SELECT ... for UPDATESELECT ... LOCK IN SHARE MODE)会锁住索引范围(含间隙),从而阻止其他事务在该范围内插入

所以关键点是:

  • 幻读是否发生,取决于你用的是快照读还是当前读
  • 如果业务逻辑依赖“两次查询结果一致”,不能只靠隔离级别,必须显式加锁或改用 SERIALIZABLE
  • 检查执行计划时注意 EXPLaiN 输出是否有 using where; Using index condition,这说明用了索引范围扫描,间隙锁才生效;全表扫描则间隙锁无效

PostgreSQL 中幻读的真实表现与应对方式

PostgreSQL 的 REPEATABLE READ 实际行为更接近 SQL 标准定义:它提供事务开始时刻的全局快照,因此:

  • 同一事务内多次 SELECT 总是看到相同数据集 → 表面上没有幻读
  • 但如果你执行 INSERTUPDATE 基于前一次 SELECT 的结果(例如“如果没查到就插入”),可能因并发插入导致违反业务约束(如唯一键冲突或逻辑重复)

常见踩坑场景:

  • 应用层做“检查后插入”(check-then-insert),没加 SELECT ... FOR UPDATE → 触发唯一约束错误或脏状态
  • 使用 INSERT ... ON CONFLICT DO NOTHING 可规避部分问题,但无法替代逻辑一致性校验
  • 真正需要强一致性时,必须升到 SERIALIZABLE,PostgreSQL 的可序列化实现是乐观并发控制(OCC),失败时抛出 serialization_failure 错误,需重试

什么时候该用 SERIALIZABLE 而不是依赖锁或 MVCC

SERIALIZABLE 不是银弹,但它明确划清了“一致性边界”。适用情形包括:

  • 财务类操作,如“账户余额不能为负”,且涉及多行校验(例如扣款前检查总待付金额)
  • 分布式任务调度中的“选一个未处理任务”,要求严格无重复领取
  • 统计报表生成期间禁止任何写入干扰,且不能接受应用层重试逻辑

要注意:

  • MySQL 的 SERIALIZABLE 会让所有普通 SELECT 自动转成 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE,容易阻塞写操作
  • PostgreSQL 的 SERIALIZABLE 不加锁,但会在提交时验证冲突,失败概率随并发度上升,必须做好重试封装
  • 即使设为 SERIALIZABLE,如果查询没走索引,依然可能因锁粒度太大引发严重争用

真正难处理的,从来不是“怎么设隔离级别”,而是“哪条语句该加锁、加什么锁、锁多久”。多数幻读问题,最后都得回到具体 SQL 的执行路径和索引设计上。

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