数据库的事务以及事务隔离级别

事务是什么

数据库事务是数据库管理系统执行过程中的一个逻辑单位，包含了一个有限的数据库操作序列。事务不是天然存在的东西，它是被人为创造出来，目的是简化应用层的编程模型。数据库事务有两个目的：

定义一个逻辑单位，以便于当数据库从故障中恢复的时候能正确地恢复数据
提供一种隔离方式，以便于解决多个客户端并发操作的时候出现的奇怪问题

ACID是什么

数据库系统在实现事务的时候必须满足4个条件：

简称	中文	说明
Atomic	原子性	事务作为一个整体被执行，包含在其中的对数据库的操作要么全部被执行，要么都不执行
Consistent	一致性	事务应确保数据库的状态从一个一致状态转变为另一个一致状态。一致状态的含义是数据库中的数据应满足完整性约束
Isolated	隔离性	多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行
Durable	持久性	已被提交的事务对数据库的修改应该永久保存在数据库中

这4个条件构成了常说的ACID模型。数据库系统在实现事务的时候要遵照ACID模型，也就是说数据库事务必须是：

原子的（它必须完整地完成或不起作用）
一致的（它必须符合数据库中现有的约束）
隔离的（它不能影响其他事务）
持久的（必须将其写入持久性存储）

事务的隔离级别是什么

在数据库系统中，隔离度决定了其他用户和系统如何看到事务完整性。较低的隔离级别可提高并发能力，但同时也会导致出现更多的并发问题（例如脏读或丢失更新）；较高的隔离级别可以减少并发问题，但需要更多的系统资源，也会降低系统的并发能力。最高级别的隔离会导致性能低下，无法应对业务需求，因此也很少使用。

事务的隔离在实现的时候需要兼顾性能和应用层实际需求。针对四种可能出现的问题，定义了四种隔离级别：

Isolation Level	隔离级别	脏读	更新丢失	不可重复读	幻读
Read Uncommitted	读未提交	可能发生	可能发生	可能发生	可能发生
Read Committed	读已提交	不会发生	可能发生	可能发生	可能发生
Repeatable Read	可重复读	不会发生	不会发生	不会发生	可能发生
Serializable	可串行化	不会发生	不会发生	不会发生	不会发生

在四种隔离级别中, Serializable的级别最高, Read Uncommited级别最低。

大多数数据库的默认隔离级别为: Read Commited,如Sql Server, Oracle。
少数数据库默认的隔离级别为Repeatable Read, 如MySQL InnoDB存储引擎。

脏读

如下图所示，有 emails 和 mailboxes 两张表，emails 表中 unread_flag 字段表示是否已读，mailboxes 表中 unread 字段则是未读的email数量。

当用户1执行 insert 操作和 update 操作中间，用户2进行了读取，这时会获得一个矛盾的结果，明明有1封未读的 email，但是 unread 计数器却是0。

防止保证：读数据库的时候，只能看到已成功提交的数据。

更新丢失

如下图所示，用户1和用户2都分别尝试获取 counter，然后对 counter 进行加1并保存，理论结果应该是44，但是实际上结果为43。

防止保证：通过原子化写操作、加锁等方式。

脏写

Alice 和 Bob 同时购买一辆车，买车同时也会更新发票，下图的场景中会出现， Bob 买到了车，但是 Alice 收到了发票的情况。

注意，这种情况和 丢失更新 不一样，丢失更新中第二次写入是在第一个事务提交后才执行的。

防止保证：写数据库的时候，只能覆盖已经成功提交的数据。

不可重复读（读倾斜）

Alice有两个子账户，分别有500，一共有1000，转账者从账户2转了100到账户1，转账有两个SQL操作，两个操作在同一个事务中。如果 Alice 在同一个事务中读取了多次账户1，最初读取到了账户1是500，而后面会读取到600，两次读取数据不一致。

防止保证：读数据库的时候，只能看到已成功提交的数据。

幻读（写倾斜）

下图中的表是一个 oncall 排班系统，如果有两个医生 oncall 的情况下，允许一个医生退出 oncall。Alice 和 Bob 分别读取了 oncall 的人数，判断当前 oncall 的人数多于两人，然后分别退出了 oncall，导致这个时间段无人 oncall。

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 (此时第一事务还未提交) ，第二个事务向表中插入一行新数据。这时第一个事务再去读取表时,发现表中还有没有修改的数据行，就好象发生了幻觉一样。

防止保证：如果只有在事务完全提交后才能读取数据，则可以避免该问题。

事务隔离是如何实现的

不同的隔离级别采用不同的锁类开来实现。

可序列化的

有两种方式：

使用基于锁的并发控制实现，可串行性要求在事务结束时释放读写锁（在选定数据上获取）。此外，当SELECT查询使用带范围的WHERE子句时，必须获取范围锁，尤其是要避免幻像读取现象。
当使用基于非锁的并发控制时，不会获取任何锁。但是，如果系统在多个并发事务中检测到写冲突，则仅允许其中之一提交。这种方式称之为快照隔离。

重复读取

基于锁的并发控制实现将保持读写锁（在选定数据上获取），直到事务结束为止。但是，范围锁不受管理，因此可能发生幻像读取。

读已提交

基于锁的并发控制实现将写锁（在选定数据上获取）保持到事务结束，但是一旦执行SELECT操作，就会释放读锁（因此出现不可重复的读现象）。与重复读取一样，不管理范围锁。

阅读未提交

这是最低的隔离级别。在此级别，允许进行脏读取，因此一个事务可能会看到其他事务尚未提交的更改。

基于锁的并发控制是什么

锁分为两类：

悲观锁：先取锁再访问
乐观锁：多版本控制就是一种乐观锁实现

多版本控制详见【MySQL】MVCC(多版本并发控制)

MySQL里面的事务控制

关闭自动提交(session级别), 每次执行单个逻辑工作单元后，手动commit提交/rollback回滚

set autocommit=0;
delete from users where id = 100;
delete from blogs where user_id = 100;
commit;

使用begin(或者start transaction)显示开启一个事务，然后使用commit提交，或者rollback回滚

begin;
delete from users where id = 100;
delete from blogs where user_id = 100;
commit;

周亮的博客