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理解資料庫事務的4種隔離級別

資料庫事務的隔離級別有4種,由低到高分別為Read uncommitted 、Read committed 、Repeatable read 、Serializable 。而且,在事務的併發操作中可能會出現髒讀,不可重複讀,幻讀。下面通過事例一一闡述它們的概念與聯絡。

  • 事務的基本要素(ACID)

  1. 原子性(Atomicity):事務開始後所有操作,要麼全部做完,要麼全部不做,不可能停滯在中間環節。事務執行過程中出錯,會回滾到事務開始前的狀態,所有的操作就像沒有發生一樣。也就是說事務是一個不可分割的整體,就像化學中學過的原子,是物質構成的基本單位。
  2. 一致性(Consistency):事務開始前和結束後,資料庫的完整性約束沒有被破壞 。比如A向B轉賬,不可能A扣了錢,B卻沒收到。
  3. 隔離性(Isolation):同一時間,只允許一個事務請求同一資料,不同的事務之間彼此沒有任何干擾。比如A正在從一張銀行卡中取錢,在A取錢的過程結束前,B不能向這張卡轉賬。
  4. 永續性(Durability):事務完成後,事務對資料庫的所有更新將被儲存到資料庫,不能回滾。
  • Read uncommitted

讀未提交,顧名思義,就是一個事務可以讀取另一個未提交事務的資料。

事例:老闆要給程式設計師發工資,程式設計師的工資是3.6萬/月。但是發工資時老闆不小心按錯了數字,按成3.9萬/月,該錢已經打到程式設計師的戶口,但是事務還沒有提交,就在這時,程式設計師去檢視自己這個月的工資,發現比往常多了3千元,以為漲工資了非常高興。但是老闆及時發現了不對,馬上回滾差點就提交了的事務,將數字改成3.6萬再提交。

分析:實際程式設計師這個月的工資還是3.6萬,但是程式設計師看到的是3.9萬。他看到的是老闆還沒提交事務時的資料。這就是髒讀。

那怎麼解決髒讀呢?Read committed!讀提交,能解決髒讀問題。

  • Read committed

讀提交,顧名思義,就是一個事務要等另一個事務提交後才能讀取資料。

事例:程式設計師拿著信用卡去享受生活(卡里當然是只有3.6萬),當他埋單時(程式設計師事務開啟),收費系統事先檢測到他的卡里有3.6萬,就在這個時候!!程式設計師的妻子要把錢全部轉出充當家用,並提交。當收費系統準備扣款時,再檢測卡里的金額,發現已經沒錢了(第二次檢測金額當然要等待妻子轉出金額事務提交完)。程式設計師就會很鬱悶,明明卡里是有錢的…

分析:這就是讀提交,若有事務對資料進行更新(UPDATE)操作時,讀操作事務要等待這個更新操作事務提交後才能讀取資料,可以解決髒讀問題。但在這個事例中,出現了一個事務範圍內兩個相同的查詢卻返回了不同資料,這就是不可重複讀。

那怎麼解決可能的不可重複讀問題?Repeatable read !

  • Repeatable read

重複讀,就是在開始讀取資料(事務開啟)時,不再允許修改操作

事例:程式設計師拿著信用卡去享受生活(卡里當然是只有3.6萬),當他埋單時(事務開啟,不允許其他事務的UPDATE修改操作),收費系統事先檢測到他的卡里有3.6萬。這個時候他的妻子不能轉出金額了。接下來收費系統就可以扣款了。

分析:重複讀可以解決不可重複讀問題。寫到這裡,應該明白的一點就是,不可重複讀對應的是修改,即UPDATE操作。但是可能還會有幻讀問題。因為幻讀問題對應的是插入INSERT操作,而不是UPDATE操作。

什麼時候會出現幻讀?

事例:程式設計師某一天去消費,花了2千元,然後他的妻子去檢視他今天的消費記錄(全表掃描FTS,妻子事務開啟),看到確實是花了2千元,就在這個時候,程式設計師花了1萬買了一部電腦,即新增INSERT了一條消費記錄,並提交。當妻子列印程式設計師的消費記錄清單時(妻子事務提交),發現花了1.2萬元,似乎出現了幻覺,這就是幻讀。

那怎麼解決幻讀問題?Serializable!

  • Serializable 序列化

Serializable 是最高的事務隔離級別,在該級別下,事務序列化順序執行,可以避免髒讀、不可重複讀與幻讀。但是這種事務隔離級別效率低下,比較耗資料庫效能,一般不使用。

補充:

1、SQL規範所規定的標準,不同的資料庫具體的實現可能會有些差異

2、mysql中預設事務隔離級別是可重複讀時並不會鎖住讀取到的行

3、事務隔離級別為讀提交時,寫資料只會鎖住相應的行

4、事務隔離級別為可重複讀時,如果有索引(包括主鍵索引)的時候,以索引列為條件更新資料,會存在間隙鎖間隙鎖、行鎖、下一鍵鎖的問題,從而鎖住一些行;如果沒有索引,更新資料時會鎖住整張表。

5、事務隔離級別為序列化時,讀寫資料都會鎖住整張表

6、隔離級別越高,越能保證資料的完整性和一致性,但是對併發效能的影響也越大,魚和熊掌不可兼得啊。對於多數應用程式,可以優先考慮把資料庫系統的隔離級別設為Read Committed,它能夠避免髒讀取,而且具有較好的併發效能。儘管它會導致不可重複讀、幻讀這些併發問題,在可能出現這類問題的個別場合,可以由應用程式採用悲觀鎖或樂觀鎖來控制。