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數(shù)據(jù)庫事務(wù)與隔離等級詳解

事務(wù)（transaction）是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的執(zhí)行單位，可以是一個數(shù)據(jù)庫操作（如Select操作）或者是一組操作序列。事務(wù)ACID屬性，即原子性（Atomicity）、一致性(Consistency)、隔離性（Isolation）、持久性（Durability）。

原子性：保證事務(wù)中的所有操作全部執(zhí)行或全部不執(zhí)行。例如執(zhí)行轉(zhuǎn)賬事務(wù)，要么轉(zhuǎn)賬成功，要么失敗。成功，則金額從轉(zhuǎn)出帳戶轉(zhuǎn)入到目的帳戶，并且兩個帳戶金額將發(fā)生相應(yīng)的變化；失敗，則兩個賬戶的金額都不變。不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)出帳戶扣了錢，而目的帳戶沒有收到錢的情況。

一致性：保證數(shù)據(jù)庫始終保持數(shù)據(jù)的一致性——事務(wù)操作之前是一致的，事務(wù)操作之后也是一致的，不管事務(wù)成功與否。如上面的例子，轉(zhuǎn)賬之前和之后數(shù)據(jù)庫都保持數(shù)據(jù)上的一致性。

隔離性：多個事務(wù)并發(fā)執(zhí)行的話，結(jié)果應(yīng)該與多個事務(wù)串行執(zhí)行效果是一樣的。顯然最簡單的隔離就是將所有事務(wù)都串行執(zhí)行：先來先執(zhí)行，一個事務(wù)執(zhí)行完了才允許執(zhí)行下一個。但這樣數(shù)據(jù)庫的效率低下，如：兩個不同的事務(wù)只是讀取同一批數(shù)據(jù)，這樣完全可以并發(fā)進行。為了控制并發(fā)執(zhí)行的效果就有了不同的隔離級別。下面將詳細介紹。

持久性：持久性表示事物操作完成之后，對數(shù)據(jù)庫的影響是持久的，即使數(shù)據(jù)庫因故障而受到破壞，數(shù)據(jù)庫也應(yīng)該能夠恢復(fù)。通常的實現(xiàn)方式是采用日志。

事務(wù)隔離級別（transaction isolation levels）：隔離級別就是對對事務(wù)并發(fā)控制的等級。ANSI/ ISOSQL將其分為串行化（SERIALIZABLE）、可重復(fù)讀（REPEATABLE READ）、讀已提交（READ COMMITED）、讀未提交（READ UNCOMMITED）四個等級。為了實現(xiàn)隔離級別通常數(shù)據(jù)庫采用鎖（Lock）。一般在編程的時候只需要設(shè)置隔離等級，至于具體采用什么鎖則由數(shù)據(jù)庫來設(shè)置。首先介紹四種等級，然后舉例解釋后面三個等級（可重復(fù)讀、讀已提交、讀未提交）中會出現(xiàn)的并發(fā)問題。

串行化（SERIALIZABLE）：所有事務(wù)都一個接一個地串行執(zhí)行，這樣可以避免幻讀（phantom reads）。對于基于鎖來實現(xiàn)并發(fā)控制的數(shù)據(jù)庫來說，串行化要求在執(zhí)行范圍查詢（如選取年齡在10到30之間的用戶）的時候，需要獲取范圍鎖（range lock）。如果不是基于鎖實現(xiàn)并發(fā)控制的數(shù)據(jù)庫，則檢查到有違反串行操作的事務(wù)時，需要滾回該事務(wù)。

可重復(fù)讀（REPEATABLE READ）：所有被Select獲取的數(shù)據(jù)都不能被修改，這樣就可以避免一個事務(wù)前后讀取數(shù)據(jù)不一致的情況。但是卻沒有辦法控制幻讀，因為這個時候其他事務(wù)不能更改所選的數(shù)據(jù)，但是可以增加數(shù)據(jù)，因為前一個事務(wù)沒有范圍鎖。

讀已提交（READ COMMITED）：被讀取的數(shù)據(jù)可以被其他事務(wù)修改。這樣就可能導(dǎo)致不可重復(fù)讀。也就是說，事務(wù)的讀取數(shù)據(jù)的時候獲取讀鎖，但是讀完之后立即釋放（不需要等到事務(wù)結(jié)束），而寫鎖則是事務(wù)提交之后才釋放。釋放讀鎖之后，就可能被其他事物修改數(shù)據(jù)。該等級也是SQL Server默認的隔離等級。

讀未提交（READ UNCOMMITED）：這是最低的隔離等級，允許其他事務(wù)看到?jīng)]有提交的數(shù)據(jù)。這種等級會導(dǎo)致臟讀（Dirty Read）。

       例子：下面考察后面三種隔離等級對應(yīng)的并發(fā)問題。假設(shè)有兩個事務(wù)。事務(wù)1執(zhí)行查詢1，然后事務(wù)2執(zhí)行查詢2，然后提交，接下來事務(wù)1中的查詢1再執(zhí)行一次。查詢基于以下表進行：

可重復(fù)讀(幻讀，phantom reads)

一個事務(wù)中先后各執(zhí)行一次同一個查詢，但是返回的結(jié)果集卻不一樣。發(fā)生這種情況是因為在執(zhí)行Select操作的時候沒有獲取范圍鎖（Range Lock），導(dǎo)致其他事務(wù)仍然可以插入新的數(shù)據(jù)。

/* Query 1 */

SELECT * FROM users

WHERE age BETWEEN 10 AND 30;

/* Query 2 */

INSERT INTO users VALUES ( 3, 'Bob', 27 );

COMMIT;

/* Query 1 */

SELECT * FROM users

WHERE age BETWEEN 10 AND 30;

注意transaction 1對同一個查詢語句（Query 1）執(zhí)行了兩次。 如果采用更高級別的隔離等級（即串行化）的話，那么前后兩次查詢應(yīng)該返回同樣的結(jié)果集。但是在可重復(fù)讀隔離等級中卻前后兩次結(jié)果集不一樣。但是為什么叫做可重復(fù)讀等級呢？那是因為該等級解決了下面的不可重復(fù)讀問題。

讀已提交（不可重復(fù)讀，Non-repeatable reads）

在采用鎖來實現(xiàn)并發(fā)控制的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，不可重復(fù)讀是因為在執(zhí)行Select操作的時候沒有加讀鎖（read lock）。

/* Query 1 */

SELECT * FROM users WHERE id = 1;

/* Query 2 */

UPDATE users SET age = 21 WHERE id = 1;

COMMIT; 

/* Query 1 */

SELECT * FROM users WHERE id = 1;

在這個例子當(dāng)中，Transaction 2提交成功,所以Transaction 1第二次將獲取一個不同的age值.在SERIALIZABLE和REPEATABLE READ隔離級別中,數(shù)據(jù)庫應(yīng)該返回同一個值。而在READ COMMITTED和READ UNCOMMITTED級別中數(shù)據(jù)庫返回更新的值。這樣就出現(xiàn)了不可重復(fù)讀。

讀未提交 (臟讀，dirty reads)

如果一個事務(wù)2讀取了另一個事務(wù)1修改的值，但是最后事務(wù)1滾回了，那么事務(wù)2就讀取了一個臟數(shù)據(jù)，這也就是所謂的臟讀。發(fā)生這種情況就是允許事務(wù)讀取未提交的更新。

/* Query 1 */

SELECT * FROM users WHERE id = 1;

/* Query 2 */

UPDATE users SET age = 21 WHERE id = 1;

/* Query 1 */

SELECT * FROM users WHERE id = 1;

綜上述，可以等到下面的表格：

posted on 2012-12-21 13:06 Chan Chen 閱讀(467) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: DB