Vincent Jia 博客

一、事務(wù)的4個(gè)基本特征 
    當(dāng)事務(wù)處理系統(tǒng)創(chuàng)建事務(wù)時(shí)，將確保事務(wù)有某些特性。組件的開(kāi)發(fā)者們假設(shè)事務(wù)的特性應(yīng)該是一些不需要他們親自管理的特性。這些特性稱為ACID特性。 ACID就是：原子性(Atomicity )、一致性( Consistency )、隔離性或獨(dú)立性( Isolation)和持久性(Durabilily)。 
1、原子性 (Atomicity ) 
    原子性屬性用于標(biāo)識(shí)事務(wù)是否完全地完成，一個(gè)事務(wù)的任何更新要在系統(tǒng)上完全完成，如果由于某種原因出錯(cuò)，事務(wù)不能完成它的全部任務(wù)，系統(tǒng)將返回到事務(wù)開(kāi)始前的狀態(tài)。 
讓我們?cè)倏匆幌裸y行轉(zhuǎn)帳的例子。如果在轉(zhuǎn)帳的過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，整個(gè)事務(wù)將會(huì)回滾。只有當(dāng)事務(wù)中的所有部分都成功執(zhí)行了，才將事務(wù)寫(xiě)入磁盤(pán)并使變化 永久化。為了提供回滾或者撤消未提交的變化的能力，許多數(shù)據(jù)源采用日志機(jī)制。例如，SQL Server使用一個(gè)預(yù)寫(xiě)事務(wù)日志，在將數(shù)據(jù)應(yīng)用于(或提交到)實(shí)際數(shù)據(jù)頁(yè)面前，先寫(xiě)在事務(wù)日志上。但是，其他一些數(shù)據(jù)源不是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) (RDBMS)，它們管理未提交事務(wù)的方式完全不同。只要事務(wù)回滾時(shí)，數(shù)據(jù)源可以撤消所有未提交的改變，那么這種技術(shù)應(yīng)該可用于管理事務(wù)。 
2、一致性( Consistency ) 
    事務(wù)在系統(tǒng)完整性中實(shí)施一致性，這通過(guò)保證系統(tǒng)的任何事務(wù)最后都處于有效狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果事務(wù)成功地完成，那么系統(tǒng)中所有變化將正確地應(yīng)用，系統(tǒng)處于有效狀態(tài)。如果在事務(wù)中出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么系統(tǒng)中的所有變化將自動(dòng)地回滾，系統(tǒng)返回到原始狀態(tài)。因?yàn)槭聞?wù)開(kāi) 
始時(shí)系統(tǒng)處于一致?tīng)顟B(tài)，所以現(xiàn)在系統(tǒng)仍然處于一致?tīng)顟B(tài)。 再讓我們回頭看一下銀行轉(zhuǎn)帳的例子，在帳戶轉(zhuǎn)換和資金轉(zhuǎn)移前，帳戶處于有效狀態(tài)。如果事務(wù)成功地完成，并且提交事務(wù)，則帳戶處于新的有效的狀態(tài)。如果事務(wù)出錯(cuò)，終止后，帳戶返回到原先的有效狀態(tài)。 
記住，事務(wù)不負(fù)責(zé)實(shí)施數(shù)據(jù)完整性，而僅僅負(fù)責(zé)在事務(wù)提交或終止以后確保數(shù)據(jù)返回到一致?tīng)顟B(tài)。理解數(shù)據(jù)完整性規(guī)則并寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)完整性的重任通常落在 開(kāi)發(fā)者肩上，他們根據(jù)業(yè)務(wù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 當(dāng)許多用戶同時(shí)使用和修改同樣的數(shù)據(jù)時(shí)，事務(wù)必須保持其數(shù)據(jù)的完整性和一致性。因此我們進(jìn)一步研究A C I D特性中的下一個(gè)特性：隔離性。 
3、隔離性 ( Isolation) 
    在隔離狀態(tài)執(zhí)行事務(wù)，使它們好像是系統(tǒng)在給定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行的唯一操作。如果有兩個(gè)事務(wù)，運(yùn)行在相同的時(shí)間內(nèi)，執(zhí)行相同的功能，事務(wù)的隔離性將確保每一事務(wù)在 系統(tǒng)中認(rèn)為只有該事務(wù)在使用系統(tǒng)。 這種屬性有時(shí)稱為串行化，為了防止事務(wù)操作間的混淆，必須串行化或序列化請(qǐng)求，使得在同一時(shí)間僅有一個(gè)請(qǐng)求用于同一數(shù)據(jù)。重要的是，在隔離狀態(tài)執(zhí)行事務(wù)， 系統(tǒng)的狀態(tài)有可能是不一致的，在結(jié)束事務(wù)前，應(yīng)確保系統(tǒng)處于一致?tīng)顟B(tài)。但是在每個(gè)單獨(dú)的事務(wù)中，系統(tǒng)的狀態(tài)可能會(huì)發(fā)生變化。如果事務(wù)不是在隔離狀態(tài)運(yùn)行， 它就可能從系統(tǒng)中訪問(wèn)數(shù)據(jù)，而系統(tǒng)可能處于不一致?tīng)顟B(tài)。通過(guò)提供事務(wù)隔離，可以阻止這類事件的發(fā)生。在銀行的示例中，這意味著在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，其他過(guò)程和事 務(wù)在我們的事務(wù)完成前看不到我們的事務(wù)引起的任何變化，這對(duì)于終止的情況非常重要。如果有另一個(gè)過(guò)程根據(jù)帳戶余額進(jìn)行相應(yīng)處理，而它在我們的事務(wù)完成前就 能看到它造成的變化，那么這個(gè)過(guò)程的決策可能 
建立在錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)之上，因?yàn)槲覀兊氖聞?wù)可能終止。這就是說(shuō)明了為什么事務(wù)產(chǎn)生的變化，直到事務(wù)完成，才對(duì)系統(tǒng)的其他部分可見(jiàn)。隔離性不僅僅保 證多個(gè)事務(wù)不能同時(shí)修改相同數(shù)據(jù)，而且能夠保證事務(wù)操作產(chǎn)生的變化直到變化被提交或終止時(shí)才能對(duì)另一個(gè)事務(wù)可見(jiàn)，并發(fā)的事務(wù)彼此之間毫無(wú)影響。這就意味著 所有要求修改或讀取的數(shù)據(jù)已經(jīng)被鎖定在事務(wù)中，直到事務(wù)完成才能釋放。大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，例如SQL Server以及其他的RDBMS，通過(guò)使用鎖定來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離，事務(wù)中涉及的各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)集使用鎖定來(lái)防止并發(fā)訪問(wèn)。 
4、持久性 (Durabilily) 
    持久性意味著一旦事務(wù)執(zhí)行成功，在系統(tǒng)中產(chǎn)生的所有變化將是永久的。應(yīng)該存在一些檢查點(diǎn)防止在系統(tǒng)失敗時(shí)丟失信息。甚至硬件本身失敗，系統(tǒng)的狀態(tài)仍能通過(guò)在日志中記錄事務(wù)完成的任務(wù)進(jìn)行重建。持久性的概念允許開(kāi)發(fā)者認(rèn)為不管系統(tǒng)以后發(fā)生了什么變化，完 
成的事務(wù)是系統(tǒng)永久的部分。 在銀行的例子中，資金的轉(zhuǎn)移是永久的，一直保持在系統(tǒng)中。這聽(tīng)起來(lái)似乎簡(jiǎn)單，但這，依賴于將數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁盤(pán)，特別需要指出的是，在事務(wù)完全完成并提交后才寫(xiě) 入磁盤(pán)的。 所有這些事務(wù)特性，不管其內(nèi)部如何關(guān)聯(lián)，僅僅是保證從事務(wù)開(kāi)始到事務(wù)完成，不管事務(wù)成功與否，都能正確地管理事務(wù)涉及的數(shù)據(jù) ，當(dāng)事務(wù)處理系統(tǒng)創(chuàng)建事務(wù) 時(shí)，將確保事務(wù)有某些特性。組件的開(kāi)發(fā)者們假設(shè)事務(wù)的特性應(yīng)該是一些不需要他們親自管理的特性。 
二、為什么需要對(duì)事務(wù)并發(fā)控制 
    如果不對(duì)事務(wù)進(jìn)行并發(fā)控制，我們看看數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)操作是會(huì)有那些異常情形 
1、丟失更新(Lost update) 
    兩個(gè)事務(wù)都同時(shí)更新一行數(shù)據(jù)，但是第二個(gè)事務(wù)卻中途失敗退出，導(dǎo)致對(duì)數(shù)據(jù)的兩個(gè)修改都失效了。 
2、臟讀(Dirty Reads) 
    一個(gè)事務(wù)開(kāi)始讀取了某行數(shù)據(jù)，但是另外一個(gè)事務(wù)已經(jīng)更新了此數(shù)據(jù)但沒(méi)有能夠及時(shí)提交。這是相當(dāng)危險(xiǎn)的，因?yàn)楹芸赡芩械牟僮鞫急换貪L。 
3、非重復(fù)讀(Non-repeatable Reads) 
   一個(gè)事務(wù)對(duì)同一行數(shù)據(jù)重復(fù)讀取兩次，但是卻得到了不同的結(jié)果。同一查詢?cè)谕皇聞?wù)中多次進(jìn)行，由于其他提交事務(wù)所做的修改或刪除，每次返回不同的結(jié)果集，此時(shí)發(fā)生非重復(fù)讀。 
4、二類丟失更新(Second lost updates problem) 
    無(wú)法重復(fù)讀取的特例。有兩個(gè)并發(fā)事務(wù)同時(shí)讀取同一行數(shù)據(jù)，然后其中一個(gè)對(duì)它進(jìn)行修改提交，而另一個(gè)也進(jìn)行了修改提交。這就會(huì)造成第一次寫(xiě)操作失效。 
5、幻像讀(Phantom Reads) 
    事務(wù)在操作過(guò)程中進(jìn)行兩次查詢，第二次查詢的結(jié)果包含了第一次查 
詢中未出現(xiàn)的數(shù)據(jù)（這里并不要求兩次查詢的SQL語(yǔ)句相同）。這是因?yàn)樵趦纱尾樵冞^(guò)程中有另外一個(gè)事務(wù)插入數(shù)據(jù)造成的。 
三、數(shù)據(jù)庫(kù)的隔離級(jí)別 
   為了兼顧并發(fā)效率和異常控制，在標(biāo)準(zhǔn)SQL規(guī)范中，定義了4個(gè)事務(wù)隔離級(jí)別，（ORACLE和SQLSERER對(duì)標(biāo)準(zhǔn)隔離級(jí)別有不同的實(shí)現(xiàn) ） 
1、未提交讀(Read Uncommitted) 
    直譯就是"讀未提交",意思就是即使一個(gè)更新語(yǔ)句沒(méi)有提交,但是別 
的事務(wù)可以讀到這個(gè)改變.這是很不安全的。允許任務(wù)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中未提交的數(shù)據(jù)更改，也稱為臟讀。 
2、提交讀(Read Committed) 
   直譯就是"讀提交",可防止臟讀，意思就是語(yǔ)句提交以后即執(zhí)行了COMMIT以后 
別的事務(wù)就能讀到這個(gè)改變. 只能讀取到已經(jīng)提交的數(shù)據(jù)。Oracle等多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)默認(rèn)都是該級(jí)別 
3、可重復(fù)讀(Repeatable Read)： 
   直譯就是"可以重復(fù)讀",這是說(shuō)在同一個(gè)事務(wù)里面先后執(zhí)行同一個(gè)查詢語(yǔ)句的時(shí)候,得到的結(jié)果是一樣的.在同一個(gè)事務(wù)內(nèi)的查詢都是事務(wù)開(kāi)始時(shí)刻一致的，InnoDB默認(rèn)級(jí)別。在SQL標(biāo)準(zhǔn)中，該隔離級(jí)別消除了不可重復(fù)讀，但是還存在幻象讀 
4、串行讀(Serializable) 
   直譯就是"序列化",意思是說(shuō)這個(gè)事務(wù)執(zhí)行的時(shí)候不允許別的事務(wù)并發(fā)執(zhí)行. 完全串行化的讀，每次讀都需要獲得表級(jí)共享鎖，讀寫(xiě)相互都會(huì)阻塞

四，隔離級(jí)別對(duì)并發(fā)的控制 
下表是各隔離級(jí)別對(duì)各種異常的控制能力。

順便舉一小例。

MS_SQL: 
--事務(wù)一 
set transaction isolation level serializable 
begin tran 
insert into test values('xxx') 
--事務(wù)二 
set transaction isolation level read committed 
begin tran 
select * from test 
--事務(wù)三 
set transaction isolation level read uncommitted 
begin tran 
select * from test 
在查詢分析器中執(zhí)行事務(wù)一后，分別執(zhí)行事務(wù)二，和三。結(jié)果是事務(wù)二會(huì)等待，而事務(wù)三則會(huì)執(zhí)行。

ORACLE： 
--事務(wù)一 
set transaction isolation level serializable; 
insert into test values('xxx'); 
select * from test; 
--事務(wù)二 
set transaction isolation level read committed--ORACLE默認(rèn)級(jí)別 
select * from test 
執(zhí)行事務(wù)一后，執(zhí)行事務(wù)二。結(jié)果是事務(wù)二只讀出原有的數(shù)據(jù)，無(wú)視事務(wù)一的插入操作。

MYSQL 
查看InnoDB系統(tǒng)級(jí)別的事務(wù)隔離級(jí)別： 
以下為引用的內(nèi)容： 
mysql> SELECT @@global.tx_isolation; 
+-----------------------+ 
| @@global.tx_isolation | 
+-----------------------+ 
| REPEATABLE-READ　　　| 
+-----------------------+ 
1 row in set (0.00 sec) 
查看InnoDB會(huì)話級(jí)別的事務(wù)隔離級(jí)別： 
以下為引用的內(nèi)容： 
mysql> SELECT @@tx_isolation; 
+-----------------+ 
| @@tx_isolation　| 
+-----------------+ 
| REPEATABLE-READ | 
+-----------------+ 
1 row in set (0.00 sec) 
修改事務(wù)隔離級(jí)別： 
以下為引用的內(nèi)容： 
　　mysql> set global transaction isolation level read committed; 
　　Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) 
　　mysql> set session transaction isolation level read committed; 
　　Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) 
InnoDB的可重復(fù)讀隔離級(jí)別和其他數(shù)據(jù)庫(kù)的可重復(fù)讀是有區(qū)別的，不會(huì)造成幻象讀（phantom read），所謂幻象讀，就是同一個(gè)事務(wù)內(nèi)，多次select，可以讀取到其他session insert并已經(jīng)commit的數(shù)據(jù)。下面是一個(gè)小的測(cè)試，證明InnoDB的可重復(fù)讀隔離級(jí)別不會(huì)造成幻象讀。測(cè)試涉及兩個(gè)session，分別為 session 1和session 2，隔離級(jí)別都是repeateable read，關(guān)閉autocommit 
以下為引用的內(nèi)容： 
mysql> select @@tx_isolation; 
+-----------------+ 
| @@tx_isolation　| 
+-----------------+ 
| REPEATABLE-READ | 
+-----------------+ 
1 row in set (0.00 sec) 
　　mysql> set autocommit=off; 
　　Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) 
　　session 1 創(chuàng)建表并插入測(cè)試數(shù)據(jù) 
　　mysql> create table test(i int) engine=innodb; 
　　Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

　　mysql> insert into test values(1); 
　　Query OK, 1 row affected (0.00 sec) 
　　session 2 查詢，沒(méi)有數(shù)據(jù)，正常，session1沒(méi)有提交，不允許臟讀 
　　mysql> select * from test; 
　　Empty set (0.00 sec) 
　　session 1 提交事務(wù) 
　　mysql> commit; 
　　Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) 
　　session 2 查詢，還是沒(méi)有數(shù)據(jù)，沒(méi)有產(chǎn)生幻象讀 
　　mysql> select * from test; 
　　Empty set (0.00 sec) 
以上試驗(yàn)版本： 
mysql> select version(); 
+-------------------------+ 
| version()　　　　　　　| 
+-------------------------+ 
| 5.0.37-community-nt-log | 
+-------------------------+ 
1 row in set (0.00 sec)

五、并發(fā)一致性問(wèn)題的解決辦法 
1 封鎖（Locking） 
    封鎖是實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的一個(gè)非常重要的技術(shù)。所謂封鎖就是事務(wù)T在對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象例如表、記錄等操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，對(duì)其加鎖。加鎖后事務(wù)T就對(duì)該 數(shù)據(jù)對(duì)象有了一定的控制，在事務(wù)T釋放它的鎖之前，其它的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對(duì)象。 基本的封鎖類型有兩種：排它鎖（Exclusive locks 簡(jiǎn)記為X鎖）和共享鎖（Share locks 簡(jiǎn)記為S鎖）。 
    排它鎖又稱為寫(xiě)鎖。若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其它任何事務(wù)都不能再對(duì)A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖。這就保證了其它事務(wù)在T釋放A上的鎖之前不能再讀取和修改A。 
    共享鎖又稱為讀鎖。若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上S鎖，則其它事務(wù)只能再對(duì)A加S鎖，而不能加X(jué)鎖，直到T釋放A上的S鎖。這就保證了其它事務(wù)可以讀A，但在T釋放A上的S鎖之前不能對(duì)A做任何修改。 
2 封鎖協(xié)議 
    在 運(yùn)用X鎖和S鎖這兩種基本封鎖，對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖時(shí)，還需要約定一些規(guī)則，例如應(yīng)何時(shí)申請(qǐng)X鎖或S鎖、持鎖時(shí)間、何時(shí)釋放等。我們稱這些規(guī)則為封鎖協(xié)議 （Locking Protocol）。對(duì)封鎖方式規(guī)定不同的規(guī)則，就形成了各種不同的封鎖協(xié)議。下面介紹三級(jí)封鎖協(xié)議。三級(jí)封鎖協(xié)議分別在不同程度上解決了丟失的修改、不 可重復(fù)讀和讀"臟"數(shù)據(jù)等不一致性問(wèn)題，為并發(fā)操作的正確調(diào)度提供一定的保證。下面只給出三級(jí)封鎖協(xié)議的定義，不再做過(guò)多探討。 
    1 級(jí)封鎖協(xié)議是：事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加X(jué)鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。事務(wù)結(jié)束包括正常結(jié)束（COMMIT）和非正常結(jié)束（ROLLBACK）。 1級(jí)封鎖協(xié)議可防止丟失修改，并保證事務(wù)T是可恢復(fù)的。在1級(jí)封鎖協(xié)議中，如果僅僅是讀數(shù)據(jù)不對(duì)其進(jìn)行修改，是不需要加鎖的，所以它不能保證可重復(fù)讀和不 讀"臟"數(shù)據(jù)。 
    2級(jí)封鎖協(xié)議是：1級(jí)封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖，讀完后即可釋放S鎖。2級(jí)封鎖協(xié)議除防止了丟失修改，還可進(jìn)一步防止讀"臟"數(shù)據(jù)。 
    3級(jí)封鎖協(xié)議是：1級(jí)封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。3級(jí)封鎖協(xié)議除防止了丟失修改和不讀'臟'數(shù)據(jù)外，還進(jìn)一步防止了不可重復(fù)讀。 
六、一般處理并發(fā)問(wèn)題時(shí)的步驟： 
1、開(kāi)啟事務(wù)。 
2、申請(qǐng)寫(xiě)權(quán)限，也就是給對(duì)象(表或記錄)加鎖。 
3、假如失敗，則結(jié)束事務(wù)，過(guò)一會(huì)重試。 
4、假如成功，也就是給對(duì)象加鎖成功，防止其他用戶再用同樣的方式打開(kāi)。 
5、進(jìn)行編輯操作。 
6、寫(xiě)入所進(jìn)行的編輯結(jié)果。 
7、假如寫(xiě)入成功，則提交事務(wù),完成操作。 
8、假如寫(xiě)入失敗，則回滾事務(wù)，取消提交。 
9、(7.8)兩步操作已釋放了鎖定的對(duì)象，恢復(fù)到操作前的狀態(tài)。

轉(zhuǎn)自：http://www.cnblogs.com/tqsummer/archive/2010/07/11/1775209.html