數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù) ACID屬性、數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)問(wèn)題和四種隔離級(jí)別

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  作者 |  wangruijie

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數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)

數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)是一組邏輯操作單元，使數(shù)據(jù)從一種狀態(tài)變換到另一種狀態(tài)

一組邏輯操作單元；一個(gè)或多個(gè)DML操作

事務(wù)處理原則

保證所有事務(wù)都作為一個(gè)工作單元來(lái)執(zhí)行，即使出現(xiàn)故障，都不能改變這種執(zhí)行方式。
一個(gè)事務(wù)執(zhí)行多次操作時(shí)，要么所有事務(wù)都被提交，則永久保存；要么放棄所有修改，整個(gè)事務(wù)回滾到最初狀態(tài)

數(shù)據(jù)一旦提交，則不可回滾

那些操作會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)提交

DDL操作一旦執(zhí)行，都會(huì)自動(dòng)提交
DML默認(rèn)情況下，一旦執(zhí)行，就會(huì)自動(dòng)提交
可以通過(guò)set autocommit = false的方式取消DML自動(dòng)提交
默認(rèn)在關(guān)閉連接時(shí)，會(huì)自動(dòng)提交數(shù)據(jù)

ACID屬性

事務(wù)必須滿足四個(gè)屬性，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、持久性（Durability），即ACID四種屬性。

原子性

一個(gè)事務(wù)是一個(gè)不可分割的整體，為了保證事務(wù)的總體目標(biāo)，事務(wù)必須具有原子性，即當(dāng)數(shù)據(jù)修改時(shí)，要么全都執(zhí)行，要么全都不執(zhí)行。即，不允許事務(wù)部分地完成，避免了只執(zhí)行這些操作的一部分而帶來(lái)的錯(cuò)誤。

一致性

一個(gè)事務(wù)在執(zhí)行之前和執(zhí)行之后，數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)必須保持一致性。數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性狀態(tài)應(yīng)該滿足模式鎖指定的約束條件，那么在完整執(zhí)行該事務(wù)后，數(shù)據(jù)庫(kù)仍然處于一致性狀態(tài)。

例如：銀行轉(zhuǎn)賬，轉(zhuǎn)賬前后兩個(gè)賬戶金額之和應(yīng)保持不變。

隔離性

由并發(fā)事務(wù)所作的修改必須與任何其它并發(fā)事務(wù)所作的修改隔離。事務(wù)查看數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)數(shù)據(jù)所處的狀態(tài)，要么是另一并發(fā)事務(wù)修改它之前的狀態(tài)，要么是另一事務(wù)修改它之后的狀態(tài)，事務(wù)不會(huì)查看中間狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

例如：對(duì)任何一對(duì)事務(wù)T1和T2，對(duì)T1而言，T2要么在T1開(kāi)始之前已經(jīng)結(jié)束，要么在T1完成之后再開(kāi)始執(zhí)行。

持久性

也被稱為永久性，事務(wù)完成以后，DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）保證它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的修改是永久性的，當(dāng)系統(tǒng)或介質(zhì)發(fā)生故障時(shí)，該修改也永久保持。持久性一般通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)來(lái)保證。

• 注意    嚴(yán)格而言，數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)屬性都是由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行保證的，在整個(gè)應(yīng)用程序的運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)用程序無(wú)須去考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的ACID實(shí)現(xiàn)。

一般情況下，通過(guò)執(zhí)行COMMIT（提交）或ROLLBACK（回滾）語(yǔ)句來(lái)終止事務(wù)。當(dāng)執(zhí)行COMMIT語(yǔ)句時(shí)，自從事務(wù)啟動(dòng)以來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的一切更改就成為永久性的，即被寫入到磁盤，而當(dāng)執(zhí)行ROLLBACK語(yǔ)句時(shí)，自從事務(wù)啟動(dòng)以來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的一切更改都會(huì)被撤銷，并且數(shù)據(jù)庫(kù)中內(nèi)容返回到事務(wù)開(kāi)始之前所處的狀態(tài)。無(wú)論什么情況，在事務(wù)完成時(shí)，都能保證回到一致性狀態(tài)。

數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)問(wèn)題

如果沒(méi)有鎖定且多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，則當(dāng)他們的事務(wù)同時(shí)使用相同的數(shù)據(jù)時(shí)可能會(huì)發(fā)生問(wèn)題。由于并發(fā)操作帶來(lái)的數(shù)據(jù)不一致性包括：丟失數(shù)據(jù)更新、讀“臟”數(shù)據(jù)（臟讀）、不可重復(fù)讀。

更新丟失

• 兩個(gè)事務(wù)都同時(shí)更新一行數(shù)據(jù)，一個(gè)事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的更新把另一個(gè)事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的更新覆蓋了。這是因?yàn)橄到y(tǒng)沒(méi)有執(zhí)行任何的鎖操作，因此并發(fā)并沒(méi)有被隔離開(kāi)來(lái)。

臟讀

• 一個(gè)事務(wù)讀取到了另一事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)操作結(jié)果。這是相當(dāng)危險(xiǎn)的，因?yàn)楹芸赡芩械牟僮鞫急换貪L。

不可重復(fù)讀

• 不可重復(fù)讀（Non-repeatable Reads）：一個(gè)事務(wù)對(duì)同一行數(shù)據(jù)重復(fù)讀取兩次，但是卻得到了不同的結(jié)果。

包括以下情況：

• 虛讀：事務(wù)T1讀取某一數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2對(duì)其做了修改，當(dāng)事務(wù)T1再次讀取該數(shù)據(jù)時(shí)得到與前一次不同的值。

• 幻讀：事務(wù)在操作過(guò)程中進(jìn)行兩次查詢，第二次查詢的結(jié)果包含了第一次查詢中未出現(xiàn)的數(shù)據(jù)或者缺少了第一次查詢中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。這是因?yàn)樵趦纱尾樵冞^(guò)程中有另外一個(gè)事務(wù)插入數(shù)據(jù)造成的。

數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的四種隔離級(jí)別

數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的隔離級(jí)別有4個(gè)，由低到高依次為Read uncommitted 、Read committed 、Repeatable read 、Serializable ，這四個(gè)級(jí)別可以逐個(gè)解決臟讀 、不可重復(fù)讀 、幻讀這幾類問(wèn)題。
不同的隔離級(jí)別對(duì)事務(wù)的處理不同。

• 讀未提交數(shù)據(jù)（Read Uncommitted）：只處理更新丟失。如果一個(gè)事務(wù)已經(jīng)開(kāi)始寫數(shù)據(jù)，則不允許其他事務(wù)同時(shí)進(jìn)行寫操作，但允許其他事務(wù)讀此行數(shù)據(jù)。可通過(guò)“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。

• 讀已提交數(shù)據(jù)（Read Committed）：處理更新丟失、臟讀。讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)允許其他事務(wù)繼續(xù)訪問(wèn)改行數(shù)據(jù)，但是未提交的寫事務(wù)將會(huì)禁止其他事務(wù)訪問(wèn)改行?？赏ㄟ^(guò)“瞬間共享讀鎖”和“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。

• 可重復(fù)讀?。≧epeatable Read）：處理更新丟失、臟讀和不可重復(fù)讀取。讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)將會(huì)禁止寫事務(wù)，但允許讀事務(wù)，寫事務(wù)則禁止任何其他事務(wù)?？赏ㄟ^(guò)“共享讀鎖”和“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。

• 序列化（串行化）（Serializable）：提供嚴(yán)格的事務(wù)隔離。要求失去序列化執(zhí)行，事務(wù)只能一個(gè)接一個(gè)地執(zhí)行，不能并發(fā)執(zhí)行。僅僅通過(guò)“行級(jí)鎖”是無(wú)法實(shí)現(xiàn)事務(wù)序列化的，必須通過(guò)其他機(jī)制保證新插入的數(shù)據(jù)不會(huì)被剛執(zhí)行查詢操作的事務(wù)訪問(wèn)到。

隔離級(jí)別越高，越能保證數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性，但是對(duì)并發(fā)性能的影響也越大。對(duì)于多數(shù)應(yīng)用程序，可以優(yōu)先考慮把數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的隔離級(jí)別設(shè)為Read Committed。它能夠避免臟讀，而且具有較好的并發(fā)性能。盡管它會(huì)導(dǎo)致不可重復(fù)讀、幻讀和第二類丟失更新這些并發(fā)問(wèn)題，在可能出現(xiàn)這類問(wèn)題的個(gè)別場(chǎng)合，可以由應(yīng)用程序采用悲觀鎖或樂(lè)觀鎖來(lái)控制。

• Oracle 支持的 2 種事務(wù)隔離級(jí)別：READ COMMITED, SERIALIZABLE. Oracle 默認(rèn)的事務(wù)隔離級(jí)別為: READ COMMITED

• Mysql 支持 4 中事務(wù)隔離級(jí)別. Mysql 默認(rèn)的事務(wù)隔離級(jí)別為: REPEATABLE READ

事務(wù)隔離級(jí)別設(shè)置

//查看當(dāng)前事物級(jí)別：
SELECT @@tx_isolation;

//設(shè)置mysql的隔離級(jí)別：
//set session transaction isolation level 設(shè)置事務(wù)隔離級(jí)別

//設(shè)置read uncommitted級(jí)別：
set session transaction isolation level read uncommitted;

//設(shè)置read committed級(jí)別：
set session transaction isolation level read committed;

//設(shè)置repeatable read級(jí)別：
set session transaction isolation level repeatable read;

//設(shè)置serializable級(jí)別：
set session transaction isolation level serializable;

Java代碼獲取和設(shè)置隔離級(jí)別（下文conn為Connection 對(duì)象，具體實(shí)現(xiàn)不做整理）

//獲取數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)隔離級(jí)別
int transactionIsolation = conn.getTransactionIsolation();
//設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)隔離級(jí)別；事務(wù)隔離級(jí)別：TRANSACTION_READ_COMMITTED
conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED);

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