数据库事务四大特性以及事务的隔离级别

如果一个数据库声称支持事务的操作,那么该数据库必须要具备以下四个特性

  1. 原子性(Atomicity)
  2. 一致性(Consistency)
  3. 隔离性(Isolation)
  4. 持久性(Durability)

1原子性(Atomicity)

原子性是指事务包含的所有操作要么全部成功,要么全部失败回滚,这和前面两篇博客介绍事务的功能是一样的概念,因此事务的操作如果成功就必须要完全应用到数据库,如果操作失败则不能对数据库有任何影响。

假如用户在一个事务内完成了对数据库的更新,这时所有的更新对外部世界必须是可见的,或者完全没有更新。前者称事务已提交,后者称事务撤消(或流产)。DBMS必须确保由成功提交的事务完成的所有操纵在数据库内有完全的反映,而失败的事务对数据库完全没有影响

2一致性(Consistency)

一致性是指事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另一个一致性状态,也就是说一个事务执行之前和执行之后都必须处于一致性状态。

一致性处理数据库中对所有语义约束的保护。假如数据库的状态满足所有的完整性约束,就说该数据库是一致的。例如,当数据库处于一致性状态S1时,对数据库执行一个事务,在事务执行期间假定数据库的状态是不一致的,当事务执行结束时,数据库处在一致性状态S2。

3隔离性(Isolation)

隔离性是当多个用户并发访问数据库时,比如操作同一张表时,数据库为每一个用户开启的事务,不能被其他事务的操作所干扰,多个并发事务之间要相互隔离。

DBMS可以在并发执行的事务间提供不同级别的分离。分离的级别和并发事务的吞吐量之间存在反比关系。较多事务的可分离性可能会带来较高的冲突和较多的事务流产。流产的事务要消耗资源,这些资源必须要重新被访问。因此,确保高分离级别的DBMS需要更多的开销。

4持久性(Durability)

指的是只要事务成功结束,它对数据库所做的更新就必须永久保存下来。即使发生系统崩溃,重新启动数据库系统后,数据库还能恢复到事务成功结束时的状态。

持久性意味着当系统或介质发生故障时,确保已提交事务的更新不能丢失。即对已提交事务的更新能恢复。一旦一个事务被提交,DBMS必须保证提供适当的冗余,使其耐得住系统的故障。所以,持久性主要在于DBMS的恢复性能。

以上介绍完事务的四大特性(简称ACID),现在重点来说明下事务的隔离性,当多个线程都开启事务操作数据库中的数据时,数据库系统要能进行隔离操作,以保证各个线程获取数据的准确性,在介绍数据库提供的各种隔离级别之前,我们先看看如果不考虑事务的隔离性,会发生的几种问题

  1. 脏读
  2. 不可重复读
  3. 虚读(幻读)

1脏读

脏读是指在一个事务处理过程里读取了另一个未提交的事务中的数据。

当一个事务正在多次修改某个数据,而在这个事务中这多次的修改都还未提交,这时一个并发的事务来访问该数据,就会造成两个事务得到的数据不一致。例如:用户A向用户B转账100元,对应SQL命令如下

update account set money=money+100 where name=’B’;  (此时A通知B)
update account set money=money - 100 where name=’A’;

当只执行第一条SQL时,A通知B查看账户,B发现确实钱已到账(此时即发生了脏读),而之后无论第二条SQL是否执行,只要该事务不提交,则所有操作都将回滚,那么当B以后再次查看账户时就会发现钱其实并没有转。

2不可重复读

不可重复读是指在对于数据库中的某个数据,一个事务范围内多次查询却返回了不同的数据值,这是由于在查询间隔,被另一个事务修改并提交了。

例如事务T1在读取某一数据,而事务T2立马修改了这个数据并且提交事务给数据库,事务T1再次读取该数据就得到了不同的结果,发送了不可重复读。

不可重复读和脏读的区别是,脏读是某一事务读取了另一个事务未提交的脏数据,而不可重复读则是读取了前一事务提交的数据。

在某些情况下,不可重复读并不是问题,比如我们多次查询某个数据当然以最后查询得到的结果为主。但在另一些情况下就有可能发生问题,例如对于同一个数据A和B依次查询就可能不同,A和B就可能打起来了……

3虚读(幻读)

幻读是事务非独立执行时发生的一种现象。例如事务T1对一个表中所有的行的某个数据项做了从“1”修改为“2”的操作,这时事务T2又对这个表中插入了一行数据项,而这个数据项的数值还是为“1”并且提交给数据库。而操作事务T1的用户如果再查看刚刚修改的数据,会发现还有一行没有修改,其实这行是从事务T2中添加的,就好像产生幻觉一样,这就是发生了幻读。

幻读和不可重复读都是读取了另一条已经提交的事务(这点就脏读不同),所不同的是不可重复读查询的都是同一个数据项,而幻读针对的是一批数据整体(比如数据的个数)。

现在来看看MySQL数据库为我们提供的四种隔离级别

  1. Serializable (串行化):可避免脏读、不可重复读、幻读的发生。
  2. Repeatable read (可重复读):可避免脏读、不可重复读的发生。
  3. Read committed (读已提交):可避免脏读的发生。
  4. Read uncommitted (读未提交):最低级别,任何情况都无法保证。

以上四种隔离级别最高的是Serializable级别,最低的是Read uncommitted级别,当然级别越高,执行效率就越低。像Serializable这样的级别,就是以锁表的方式(类似于Java多线程中的锁)使得其他的线程只能在锁外等待,所以平时选用何种隔离级别应该根据实际情况。在MySQL数据库中默认的隔离级别为Repeatable read (可重复读)。

在MySQL数据库中,支持上面四种隔离级别,默认的为Repeatable read (可重复读);而在Oracle数据库中,只支持Serializable (串行化)级别和Read committed (读已提交)这两种级别,其中默认的为Read committed级别。

原文发布于微信公众号 - java工会(javagonghui)

原文发表时间:2018-11-25

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