漫谈Mysql之事务ACID特性及事务隔离级别

什么是事务？

事务就是一组原子性的 SQL 语句，如果该组中的 SQL 有一条执行失败，那么所有的语句都不会执行。事务内的语句要么全部执行成功，要么全部执行失败。

以经典的银行转账为例：

假设银行的数据库有两张表：支票(checking)表和存储(savings)表，现在要从用户 A 的支票账户转移 200 元至她的存储账户，那么需要进行以下步骤：

检查支票账户的余额高于 200从支票账户余额中减去 200在存储账户余额中增加 200

假如执行完步骤 2，服务器崩溃导致步骤 3 没有执行，用户将会损失 200。

假如执行完步骤 2，另外一个进程要清除支票账户余额，银行将会白送 200。

所以，以上三个步骤的操作必须打包在一个事务中，不然就可能造成数据不一致的情况。

ACID特性

事务具有四个特性：原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)，简称为事务的ACID特性。

原子性

一个事务是一个不可分割的最小工作单元，整个事务中的所有操作要么全部提交成功，要么全部失败回滚，对于一个事务来说，不可能只执行其中的一部分操作，这就是事务的原子性。

一致性

数据库总是从一个一致性状态转换到另一个一致性状态。事务的执行不能破坏数据库数据的完整性和一致性。

隔离性

通常来说，一个事务所做的修改在最终提交以前，对其它事务是不可见的。但是出于对性能的考虑，实际上数据库并不会完全隔离，而是通过选择不同的隔离级别在可见性与性能之间进行取舍。

持久性

一旦事务提交，则其所做的修改会永久地保存到数据库中。此时，即使系统崩溃，修改的数据也不会丢失。

事务隔离级别

SQL 标准定义了四种隔离级别，每一种隔离级别都规定了一个事务中所做的修改，哪些在事务内和事务间是可见的，哪些是不可见的。

读未提交(Read Uncommitted)

隔离级别最低，存在脏读，脏读会导致很多问题，实际应用中很少使用。

脏读(Dirty Read)：一个事务中做了修改操作，但事务尚未提交，其它事务可以查询到修改后的数据

例：

账户A，资金余额100，事务1执行转账，从账户B转账100至账户A，事务2使用账户A执行购买150元的货物

事务1：执行转账操作，账户A资金+100，执行成功，账户余额200，事务尚未提交。

事务2：执行购买操作，检查账户资金，账户余额为200，判断可以购买，执行扣款-150，账户余额50，提交事务

事务1：执行转账操作，账户B资金-100，提交事务。

脏读发生在步骤二，事务2读取数据时，可以读取事务1尚未提交的数据变更。如果所有步骤都执行成功，最终数据还是可以保持一致性的。但是，如果步骤三执行失败，则步骤一会回滚，这样账户A在余额不够的情况下也购买成功。

读已提交(Read Committed)

解决了脏读问题，是大多数关系型数据库的默认事务隔离级别，存在不可重复读问题。

不可重复读(Nonrepeatable Read)：在同一个事务中，前后执行两次同样的查询，可能会得到不一样的结果

例：

账户A，资金余额100，事务1执行资金检查，事务2使用账户A执行购买50元的货物

事务1：执行读取操作，账户A资金100，事务尚未提交。

事务2：执行购买操作，账户A资金-50，操作成功，账户A资金余额被修改为50。

事务1：执行读取操作，账户A资金50。

在事务1中，两次查询同一个数据，可能会得到不一致的结果。

可重复读(Repeatable Read)

解决了脏读及不可重复读的问题，MySQL的默认事务隔离级别，理论上存在幻读的问题。

幻读(Phantom Read)：某个事务读取某个范围内的记录时，另外一个事务在该范围内插入了新的记录，之前的事务再次读取该范围的记录时，会产生幻行。

InnoDB和XtraDB存储引擎通过多版本并发控制(MVCC，Multi Version Concurrency Control)解决了幻读问题。

例：

执行用户注册操作，用户名为唯一键

事务1：执行读取操作，检查库中是否有用户名为‘aaa’的用户，结果显示没有，事务尚未提交。

事务2：执行插入操作，插入用户名为‘aaa’的用户数据。

事务1：执行插入操作，插入用户名为‘aaa’的用户数据，提示唯一键错误。

对于事务1而言，校验通过的情况下，执行插入却提示唯一键错误，如坠梦幻之中。

串行化(Serializable)

最高的事务隔离级别，在读取的每一行数据上都加锁，可能导致大量的超时和锁竞争问题，实际应用中很少使用。除非在必须确保数据一致性，并且可以接受没有并发的情况下，才考虑使用。

结束语

只有串行化隔离级别才能完全保障事务ACID特性，之所以出现隔离级别都是基于性能考虑，因串行化的并发处理能力不能满足实际生产需求。