数据库事务隔离级别及脏读、不可重复读、幻读的理解

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一、数据库事务正确执行的四个基本要素

1.1ACID原则。

  ACID原则是数据库事务正常执行的四个基本要素,分别指原子性、一致性、独立性及持久性。

  事务的原子性(Atomicity)是指一个事务要么全部执行,要么不执行,也就是说一个事务不可能只执行了一半就停止了,比如你从取款机取钱,这个事务可以分成两个步骤:1划卡,2出钱。不可能划了卡,而钱却没出来,这两步必须同时完成.要么就不完成。

  事务的一致性(Consistency)是指事务的运行并不改变数据库中数据的一致性。例如,完整性约束了a+b=10,一个事务改变了a,那么b也应该随之改变。或者说,A给B转账300元钱,那么A的账户就必须是减少300元钱,B的账户就必须是增加300元钱,不能说是增加或减少了如200元钱等,这里符合事务的原子性,但是不符合事务的一致性。往实际业务中没有这么简单,往是类似买东西扣库存这类的逻辑,主表里有库存,库存表里有库存,SKU表里还有,然后就因为设计缺陷,就算加了事务还是出现了超卖、SKU库存对不上总库存的问题,这个就是一致性不满足的了。

  独立性(Isolation):事务的独立性也有称作隔离性,是指两个以上的事务不会出现交错执行的状态,因为这样可能会导致数据不一致。

  持久性(Durability):一旦事务提交或者回滚,这个状态都要持久化到数据库中,不考虑隔离性会出现的读问题。


1.2脏读、不可重复读,幻读。

  脏读:在一个事务中读取到另一个事务没有提交的数据。例如,当一个事务正在访问数据,并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时,另外一个事务也访问这个数据,然后使用了这个数据。

  不可重复读:既不能读到相同的数据内容。是指在一个事务内,多次读同一数据,在这个事务还没有结束时,另外一个事务也访问该同一数据并且修改,那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务的修改,第一个事务两次读到的的数据可能是不一样的。

  幻读(虚读):在一个事务中,两次查询的结果不一致(针对的insert操作) 。是指当事务不是独立执行时发生的一种现象,例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改,这种修改涉及到表中的全部数据行。同时,第二个事务也修改这个表中的数据,这种修改是向表中插入一行新数据。那么,以后操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行,就好象发生了幻觉一样。
  例如,一个编辑人员更改作者提交的文档,但当生产部门将其更改内容合并到该文档的主复本时,发现作者已将未编辑的新材料添加到该文档中。如果在编辑人员和生产部门完成对原始文档的处理之前,任何人都不能将新材料添加到文档中,则可以避免该问题。


二、数据库事务隔离级别

  数据库事务的隔离级别有4个,由低到高依次为Read uncommitted(读未提交)、Read committed(读提交) 、Repeatable read(可重复读)、Serializable(序列化),这四个级别可以逐个解决脏读 、不可重复读 、幻读这几类问题。

2.1 Read uncommitted(读未提交)

  公司发工资了,领导把5000元打到singo的账号上,但是该事务并未提交,而singo正好去查看账户,发现工资到账5000元整,非常高兴。可是不幸的是,领导发现发给singo的工资金应该是2000元,于是迅速回滚了事务(将5000元回滚),修改金额后(修改为2000元),将事务提交,最后singo实际的工资只有 2000元,singo空欢喜一场。

  出现上述情况,即我们所说的脏读 ,两个并发的事务,“事务A:领导给singo发工资”,“事务B:singo查询工资账户”,事务B读取了事务A尚未提交的数据。

  当隔离级别设置为Read uncommitted(读未提交)时,就可能出现脏读,如果我们此时将隔离级别提升为Read committed(读已提交),便可避免脏读。


2.2 Read committed(读已提交)

  singo拿着工资卡去消费,系统读取到卡里确实有2000元,而此时她的老婆也正好在网上转账,把singo工资卡的2000元转到另一账户,并在 singo之前提交了事务,当singo扣款时,系统检查到singo的工资卡已经没有钱,扣款失败,singo十分纳闷,明明卡里有钱,到底是啥情况呢?

  出现上述情况,即我们所说的不可重复读 ,两个并发的事务,“事务A:singo消费”、“事务B:singo的老婆网上转账”,事务A事先读取了数据,事务B紧接了更新了数据,并提交了事务,而事务A再次读取该数据时,数据已经发生了改变。

  当隔离级别设置为Read committed(读已提交)时,避免了脏读,但是可能会造成不可重复读(既不能读到相同的数据内容)。

  大多数数据库的默认级别就是Read committed(读已提交),比如Sql Server , Oracle,此时如果将隔离级别提升为Repeatable read(可重复读),可以避免脏读和不可重复读的发生。


2.3 Repeatable read(可重复读)

  当隔离级别设置为Repeatable read(可重复读)时,可以避免不可重复读。当singo拿着工资卡去消费时,一旦系统开始读取工资卡信息(即事务开始),singo的老婆就不可能对该记录进行修改,也就是singo的老婆不能在此时转账。

  (这里两个博客举得例子不一样,请各位看官指明原因)或者说,有A、B两个会话,分别开启两个事务,然后A向B转了500元钱,A 提交事务,B再去查看,发现依旧是原钱数,B只能结束当前事务,在开启一个新事务,才能查询到数据的变化,这样便避免了不可重复读。如果我们设置了Seriizable(序列化),就相当于锁表,某一时间内只允许一个事务访问该表。

  虽然Repeatable read避免了不可重复读,但还有可能出现幻读 。

  比如singo的老婆工作在银行部门,她时常通过银行内部系统查看singo的信用卡消费记录。有一天,她正在查询到singo当月信用卡的总消费金额 (select sum(amount) from transaction where month = 本月)为80元,而singo此时正好在外面胡吃海塞后在收银台买单,消费1000元,即新增了一条1000元的消费记录(insert transaction … ),并提交了事务,随后singo的老婆将singo当月信用卡消费的明细打印到A4纸上,却发现消费总额为1080元,singo的老婆很诧异,以为出 现了幻觉,幻读就这样产生了。

  注:Mysql的默认隔离级别就是Repeatable read。


2.4 Serializable(序列化)
  Serializable(序列化)是最高的事务隔离级别,同时代价也花费最高,性能很低,一般很少使用,在该级别下,事务顺序执行,不仅可以避免脏读、不可重复读,还避免了幻读。

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