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数据库事务概念

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ACID

ACID

事务的概念

事务的概念来自于两个独立的需求:并发数据库访问,系统错误恢复。

一个事务是可以被看作一个单元的一系列SQL语句的集合。

事务的特性(ACID)

  • A, atomacity 原子性 事务必须是原子工作单元;对于其数据修改,要么全都执行,要么全都不执行。通常,与某个事务关联的操作具有共同的目标,并且是相互依赖的。如果系统只执行这些操作的一个子集,则可能会破坏事务的总体目标。原子性消除了系统处理操作子集的可能性。
  • C, consistency 一致性事务将数据库从一种一致状态转变为下一种一致状态。也就是说,事务在完成时,必须使所有的数据都保持一致状态(各种 constraint 不被破坏)。
  • I, isolation 隔离性 由并发事务所作的修改必须与任何其它并发事务所作的修改隔离。事务查看数据时数据所处的状态,要么是另一并发事务修改它之前的状态,要么是另一事务修改它之后的状态,事务不会查看中间状态的数据。换句话说,一个事务的影响在该事务提交前对其他事务都不可见。
  • D, durability 持久性事务完成之后,它对于系统的影响是永久性的。该修改即使出现致命的系统故障也将一直保持。

事务的隔离级别

如果不对数据库进行并发控制,可能会产生异常情况:

  1. 脏读(Dirty Read)当一个事务读取另一个事务尚未提交的修改时,产生脏读。同一事务内不是脏读。 一个事务开始读取了某行数据,但是另外一个事务已经更新了此数据但没有能够及时提交。这是相当危险的,因为很可能所有的操作都被回滚,也就是说读取出的数据其实是错误的。
  2. 非重复读(Nonrepeatable Read) 一个事务对同一行数据重复读取两次,但是却得到了不同的结果。同一查询在同一事务中多次进行,由于其他提交事务所做的修改或删除,每次返回不同的结果集,此时发生非重复读。
  3. 幻像读(Phantom Reads) 事务在操作过程中进行两次查询,第二次查询的结果包含了第一次查询中未出现的数据(这里并不要求两次查询的SQL语句相同)。这是因为在两次查询过程中有另外一个事务插入数据造成的。当对某行执行插入或删除操作,而该行属于某个事务正在读取的行的范围时,会发生幻像读问题。
  4. 丢失修改(Lost Update)第一类:当两个事务更新相同的数据源,如果第一个事务被提交,第二个却被撤销,那么连同第一个事务做的更新也被撤销。第二类:有两个并发事务同时读取同一行数据,然后其中一个对它进行修改提交,而另一个也进行了修改提交。这就会造成第一次写操作失效。

为了兼顾并发效率和异常控制,在标准SQL规范中,定义了4个事务隔离级别,( Oracle 和 SQL Server 对标准隔离级别有不同的实现 )

  1. 未提交读(Read Uncommitted)直译就是”读未提交”,意思就是即使一个更新语句没有提交,但是别的事务可以读到这个改变。Read Uncommitted允许脏读。
  2. 已提交读(Read Committed)直译就是”读提交”,意思就是语句提交以后,即执行了 Commit 以后别的事务就能读到这个改变,只能读取到已经提交的数据。Oracle等多数数据库默认都是该级别。Read Commited 不允许脏读,但会出现非重复读。
  1. 可重复读(Repeatable Read):直译就是”可以重复读”,这是说在同一个事务里面先后执行同一个查询语句的时候,得到的结果是一样的。Repeatable Read 不允许脏读,不允许非重复读,但是会出现幻象读。
  1. 串行读(Serializable)直译就是”序列化”,意思是说这个事务执行的时候不允许别的事务并发执行。完全串行化的读,每次读都需要获得表级共享锁,读写相互都会阻塞。Serializable 不允许不一致现象的出现。

事务隔离的实现——锁

  1. 共享锁(S锁)用于只读操作(SELECT),锁定共享的资源。共享锁不会阻止其他用户读,但是阻止其他的用户写和修改。
  2. 更新锁(U锁)用于可更新的资源中。防止当多个会话在读取、锁定以及随后可能进行的资源更新时发生常见形式的死锁。
  3. 独占锁(X锁,也叫排他锁)一次只能有一个独占锁用在一个资源上,并且阻止其他所有的锁包括共享缩。写是独占锁,可以有效的防止“脏读”。

Read Uncommited 如果一个事务已经开始写数据,则另外一个数据则不允许同时进行写操作,但允许其他事务读此行数据。该隔离级别可以通过“排他写锁”实现。

Read Committed 读取数据的事务允许其他事务继续访问该行数据,但是未提交的写事务将会禁止其他事务访问该行。可以通过“瞬间共享读锁”和“排他写锁”实现。

Repeatable Read 读取数据的事务将会禁止写事务(但允许读事务),写事务则禁止任何其他事务。可以通过“共享读锁”和“排他写锁”实现。

Serializable 读加共享锁,写加排他锁,读写互斥。

参考资料

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